Die Identifizierung von Girdin als wichtiger Mediator des Insulinsignalweges und als ein neues 14-3-3-Bindungsprotein

Abstract

Die Akt-Kinase ist ein wichtiger Mediator des Insulinsignals. Einige ihrer Substrate sind direkt in die Regulation der Glukosehomöostase involviert. Girdin wurde als ein neues Akt-Substrat beschrieben, dass ubiquitär in Säugetieren und erhöht in einer Vielzahl von Krebszelllinien exprimiert ist. Zellen, die eine erhöhte Girdin-Expression aufweisen, zeigen eine verstärkte Akt-Phosphorylierung. Der Einfluss von Girdin auf den Insulinsignalweg ist jedoch noch nicht bekannt. Um dies zu untersuchen, wurde die Proteinexpression von Girdin in C2C12-Mausmyoblasten durch RNA-Interferenz und Überexpression verändert. Eine Reduktion von Girdin führte zu einer verringerten Insulin-abhängigen Akt- und IRS-1-Phosphorylierung. Im Gegensatz dazu verbesserte die stabile Überexpression von Girdin die Insulinsensitivität in C2C12-Zellen. Dabei kam es zu einer massiven Hochregulierung des Insulinrezeptors und einer verstärkten IRS-1-Tyrosinphosphorylierung. Des Weiteren sind die Akt- und die c-Abl-Kinase konstitutiv aktiv, was zu einem stark metabolischen Insulinsignal in diesen Zellen führt. So ist die Glykogensynthese schon im unstimulierten Zustand um mehr als das Doppelte erhöht im Vergleich zu den parentalen Zellen. Aus diesen Daten lässt sich schlussfolgern, dass die Girdin-Expression ein wichtiger Parameter der Insulinsensitivität im Skelettmuskel sein könnte. Neben der Rolle im Insulinsignalweg stellte sich auch heraus, dass Girdin und die zwei weiteren Vertreter der Proteinfamilie, Daple und Gipie, 14-3-3-bindende Proteine sind. Diese Bindungsstellen befinden sich im carboxyterminalen Ende der Proteine und sind in Girdin und Daple hauptsächlich durch PKA und AMPK phosphoryliert. Die Identifizierung der 14-3-3-Bindungsstellen ist noch nicht abgeschlossen, dennoch ist davon auszugehen, dass deren Regulation zur Klärung wichtiger Funktionen dieser Proteine beitragen wird.

Akt kinases are important mediators of the insulin signal, and some Akt substrates are directly involved in glucose homeostasis. Recently, Girdin has been described as an Akt substrate that is expressed ubiquitously in mammals and highly in a variety of cancer cell lines. Cells overexpressing Girdin show an enhanced Akt activity. However, not much is known about Girdin’s role in insulin signaling. To investigate the function of Girdin, its expression was varied by siRNA knock-down or overexpression in the mouse myoblast cell line C2C12. Girdin knock-down reduced insulin-dependent Akt and insulin receptor substrate-1 phosphorylation. In contrast, stable overexpression of Girdin in C2C12 cells strikingly increased insulin sensitivity through a massive upregulation of the insulin receptor and enhanced tyrosine phosphorylation of insulin receptor substrate-1. Furthermore, Akt and c-Abl kinases were constitutively activated leading to a strong metabolic insulin signal. Girdin overexpressing cells showed a significantly higher basal glycogen synthesis compared to parental cells. Taken together, Girdin expression was characterized as a regulator of the insulin signal in skeletal muscle cells. Beside the role in insulin signaling, Girdin, Gipie and Daple were characterized as new 14-3-3 binding proteins. The binding sites are located in the carboxyterminal part of the proteins and in the case of Girdin and Daple were mainly phosphorylated by PKA and AMPK. The identification of the 14-3-3 binding sites was not complete until now. However, it can be assumed that their regulation will help to clarify important features of these proteins.