Untersuchungen zur Rolle des Scaffold-Proteins Enigma in Myoblasten

Abstract

Das scaffold-Protein Enigma wurde bereits in früheren Arbeiten indirekt mit dem Insulinsignalweg in Verbindung gebracht. Neben der beschriebenen Interaktion mit dem Insulinrezeptor wurde außerdem eine erhöhte Expression im Fettgewebe von übergewichtigen Typ-2-Diabetikern festgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurde ein möglicher Einfluss von Enigma auf den Insulinsignalweg näher untersucht. Dazu wurde die Expression von Enigma mittels stabiler Überexpression bzw. stabilem shRNA-basiertem Knockdown in C2C12 Mausmyoblasten verändert. Eine Überexpression führte dabei zu einer erhöhten Erk1/2- und Akt-Phosphorylierung. Gleichzeitig war jedoch die Tyrosinphosphorylierung im IRS1-Protein verringert, was auf eine IRS1-unabhängige Aktivierung von Akt hindeutet. Im Gegensatz dazu wiesen die Zelllinien mit reduzierter Enigma-Expression eine erhöhte IRS1-Tyrosinphosphorylierung auf. Dies resultierte auch in diesen Zellen in einer leicht erhöhten Akt-Phosphorylierung. Die Erk1/2-Phosphorylierung war dagegen reduziert. Die Interaktion mit dem Insulinrezeptor konnte durch Co-Immunpräzipitation nicht bestätigt werden. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass die Effekte von Enigma auf Erk1/2, Akt und IRS1 insulin-unabhängig vermittelt werden. Weiterhin konnten anhand von humanen Patientendaten Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Einzelnukleotid-Polymorphismen im Enigma-Gen und einer veränderten Insulinsensitivität, sowie einem veränderten Blutzuckerspiegel gefunden werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Enigma tatsächlich einige wichtige Komponenten des Insulinsignalwegs beeinflusst, diese Effekte jedoch schon im unstimulierten/basalen Zustand vermittelt. Weiterführende Untersuchungen konnten zudem zeigen, dass eine veränderte Expression von Enigma Auswirkungen auf wichtige zelluläre Prozesse hat. Eine Überexpression resultierte, vermutlich durch eine verstärkte Erk1/2-Aktivierung, in einer leicht erhöhten Proliferationsrate. Außerdem konnte, sowohl nach Überexpression als auch nach Knockdown, eine erhöhte Lipotoxizität festgestellt werden. Dabei war die mRNA-Expression wichtiger Regulatoren der mitochondrialen Funktion sowie des Fettsäurestoffwechsels verändert. Nachdem in früheren Arbeiten ein Effekt von Enigma auf die Differenzierung von Osteoblasten nachgewiesen wurde, wurden in dieser Arbeit die Auswirkungen einer Überexpression bzw. eines Knockdowns auf die Differenzierungsfähigkeit der C2C12 Myoblasten zu Myotuben untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine Überexpression als auch eine reduzierte Expression die Differenzierung negativ beeinflussen. Während bei den Myoblasten mit Überexpression eine verminderte Myotubenbildung zu beobachten war, fehlte den Zellen mit einem Enigma-Knockdown die Fähigkeit Myotuben auszubilden komplett. Diese Zellen schienen einen Defekt in der Kontaktinhibition zu besitzen.