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Zusammenfassung:
Die von der Phosphoinositid-3-Kinase (PI3-Kinase) beeinflussten intrazellulären Signalwege sind für vielfältige Funktionen verantwortlich, darunter die Regulation der Glukoseaufnahme, die Synthese von Glykogen, die Förderung von Proteinsynthese und Zellproliferation, die Verhinderung der Apoptose sowie Regulation von Exozytosevorgängen. Aktiviert wird die Phosphoinositid-3-Kinase nach Ligandenbindung an Insulin- oder IGF-1-Rezeptoren, die über phosphorylierte IRS-Proteine mit ihr interagieren. Sie ist ein funktioneller Heterodimer und besteht aus einer regulatorischen und einer katalytischen Untereinheit, von denen jeweils mehrere Isoformen bekannt sind. Die in dieser Arbeit untersuchten regulatorischen Untereinheiten p85α, p55α und p50α sind Produkte des Pik3r1-Gens. Für verschiedene Zellmodelle sind für diese sowohl positive als auch negative Rollen in der Aktivitätsregulation der katalytischen Untereinheit beschrieben. Da Veränderungen des PI3-Kinase-Signalweges in der β-Zelle des Pankreas bei der Entstehung von Diabetes mellitus eine Rolle spielen, untersuchten wir die Funktionen dieser drei Untereinheiten in der β-Zelllinie INS1E der Ratte. In INS1E-Zellen konnten wir sowohl die regulatorischen Untereinheiten p50α, p55α und p85α als auch die katalytischen Untereinheiten nachweisen. Die zweifache Überexpression der regulatorischen Untereinheiten durch adenoviralen Gentransfer hemmte die Aktivierung der Proteinkinase B, während eine siRNA-induzierte Unterexpression von p85α die Aktivierung der PI3-Kinase und Proteinkinase B steigerte. Überexpression von p55α reduzierte die Menge an phosphorylierter und nicht-phosphorylierter Glykogen-Synthase-Kinase 3, förderte hingegen nicht die Phosphorylierung von p38 MAPK, p44/42 ERK oder Retinoblastom-Protein, im Gegensatz zu den beiden überexprimierten Untereinheiten p50α und p85α. Veränderungen des Verhältnisses von regulatorischen und katalytischen Untereinheiten hatten einen deutlichen Einfluss auf die Zellzyklusregulation. Überexpression von p50α und p85α führten zu einem starken Anstieg der S-Phase, im Gegensatz zu p55α, was auf eine abweichende Rolle von p55α in der Signaltransduktion der β-Zelle, im Gegensatz zu den anderen Pik3r1-Genprodukten, hindeutet. Die Funktionen der regulatorischen Untereinheiten der PI3-Kinase wurden bisher hauptsächlich in insulinsensitiven Geweben untersucht. Dort reduzieren die Untereinheiten p50α, p55α und p85α in ähnlicher Weise die Aktivität der PI3-Kinase und der Proteinkinase B, wenn sie im Überschuss vorliegen. Die Daten der vorliegenden Arbeit zeigen Unterschiede in Signaltransduktion und Zellzyklusregulation für p55α in der β-Zelle und deuten eine Sonderrolle an, die über verschiedene Interaktionen vermittelt sein könnte.

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