Studii funcționale
| Management: | Prof. Dr. Martin Klingenspor |
| Institut: | Medicină nutrițională moleculară, Universitatea Tehnică din München, Institutul Else Kröner-Fresenius și Institutul Central pentru Nutriție și Cercetare Alimentară |
| Pagina principala: | www.molekulare-ernaehrungsmedizin.de/ |
IG „Mecanisme moleculare ale obezității” își propune să identifice genele și alelele care predispun indivizii la dezvoltarea obezității și să le valideze în ceea ce privește epidemiologia, funcția, relevanța clinică și implicațiile terapeutice.
La nivel celular, au fost efectuate studii funcționale pe celule de grăsime umane cultivate pentru a identifica rolul genelor candidate selectate pentru metabolismul lipidelor și glucozei și funcția mitocondrială (Wabitsch). În acest scop, constructele shARN au fost proiectate împotriva genelor corespunzătoare, clonate în vectori de intrare și apoi introduse în celulele grase umane folosind vectori lentivirali. Interesant este că în adipocitele cu deficit de FTO, expresia unui marker pentru țesutul adipos maro - UCP-1 (decuplarea proteinei-1) a crescut de aproximativ 4 ori la nivelul ARN și proteine. Funcțional, acest lucru a dus la creșterea respirației bazale și decuplate în adipocite cu deficit de FTO. În depozitele de țesut adipos alb de șoareci cu deficit de Fto am reușit să detectăm un număr crescut de adipocite Ucp-1-pozitive și o expresie crescută a ARNm a acestui marker comparativ cu controalele de tip sălbatic (6).
La nivel molecular, gena candidată FTO a fost examinată în detaliu în ceea ce privește funcția proteinei FTO pentru reglarea expresiei genelor și pentru procesarea ARN într-o linie celulară umană și la șoareci knockout FTO (Horsthemke). După supraexprimarea FTO, 95% din toate mARN-urile modificate în doză au prezentat niveluri crescute. Majoritatea transcrierilor modificate au codificat proteinele care sunt implicate în splicarea ARN și în metabolismul ARN. Acest lucru se potrivește cu localizarea FTO în pete nucleare. După epuizarea FTO, 78% din toate mARN-urile modificate în doză au prezentat niveluri scăzute. Au fost izbitoare transcrierile care codifică proteinele implicate în răspunsul celular la deficiența de nutrienți. ARN-ul MALAT1, care se află în pete nucleare, a fost, de asemenea, redus. S-a arătat pentru prima dată la șoarecii cu deficit de Fto că FTO influențează conținutul de 3-metil-uridină și pseudouridină în non-ARNm (7).
Calea de semnalizare a melanocortinei joacă un rol important în reglarea greutății. Prin urmare, am analizat modelul de metilare a ADN al genei proopiomelanocortină (POMC). Am observat o hipermetilare semnificativă pe insula POMC 3´CpG la copiii supraponderali, comparativ cu copiii cu greutate normală. Această variantă de hipermetilare a existat chiar înainte ca obezitatea să se dezvolte și a condus la o expresie redusă a ARNm POMC, care a fost parțial mediată de capacitatea redusă de legare a complexului P300. În cele din urmă, am observat că modelul de metilare a ADN-ului POMC este asociat cu prezența elementelor Alu specifice. Din aceasta concluzionăm că această variantă de hipermetilare POMC ca „semnătură epigenomică” duce la un risc crescut de a dezvolta obezitate în cursul vieții.
La investigarea mutațiilor fără sens MC4R, am putut arăta pentru prima dată că in vitro este posibilă o săritură mediată de aminoglicozide și duce la receptori funcționali (8). De asemenea, am putut arăta că codonul de pornire al MC3R nu se află în poziția descrisă până acum, ci în poziția corespunzătoare mouse-ului. Aceasta înseamnă că un MC3R-SNP (T6K) nu se află în regiunea de codificare a receptorului.
Publicații selectate
1. Bolze F, Rink N, Brumm H, Kuhn R, Mocek S, Schwarz AE, Kless C, Biebermann H, Wurst W, Rozman J și Klingenspor M. Caracterizarea mutației fără sens a receptorului melanocortin-4 W16X in vitro și in vivo. Pharmacogenomics J. 2013; 13 (1): 80-93.
2. Nordstrom V, Willershauser M, Herzer S, Rozman J, von Bohlen Und Halbach O, Meldner S, Rothermel U, Kaden S, Roth FC, Waldeck C, Gretz N, de Angelis MH, Draguhn A, Klingenspor M, Grone HJ, și Jennemann R. Expresia neuronală a glucozilceramidei sintaza în sistemul nervos central reglează greutatea corporală și homeostazia energetică. PLoS Biol.2013; 11 (3): e1001506.
3. Vegiopoulos A, Muller-Decker K, Strzoda D, Schmitt I, Chichelnitskiy E, Ostertag A, Berriel DM, Rozman J, Hrabe de AM, Nusing RM, Meyer CW, Wahli W, Klingenspor M și Herzig S. Cyclooxygenase- 2 controlează homeostazia energetică la șoareci prin recrutarea de novo a adipocitelor brune. Ştiinţă. 2010; 328 (5982): 1158-1161.
4. Khasawneh J, Schulz MD, Walch A, Rozman J, Hrabe de Angelis M, Klingenspor M, Buck A, Schwaiger M, Saur D, Schmid RM, Kloppel G, Sipos B, Greten FR și Arkan MC. Inflamația și beta-oxidarea acidului gras mitocondrial leagă obezitatea de promovarea precoce a tumorilor. Proc Natl Acad Sci SUA.2009; 106 (9): 3354-3359.
5. Volckmar AL, Bolze F, Jarick I, Knoll N, Scherag A, Reinehr T, Illig T, Grallert H, Wichmann HE, Wiegand S, Biebermann H, Krude H, Fischer-Posovszky P, Rief W, Wabitsch M, Klingenspor M, Hebebrand J și Hinney A. Ecranul mutației în gena obezității derivată GWAS SH2B1 incluzând analize funcționale ale variantelor detectate. BMC Med Genomics. 2012; 5 (65.
6. Tews D, Fischer-Posovszky P, Fromme T, Klingenspor M, Fischer J, Ruther U, Marienfeld R, Barth T, Moller P, Debatin K și Wabitsch M. Deficitul FTO induce expresia UCP-1 și decuplarea mitocondrială în adipocite . Endocrinologie. 2013.
7. Berulava T, Ziehe M, Klein-Hitpass L, Mladenov E, Thomale J, Ruther U și Horsthemke B. Nivelurile FTO afectează modificarea ARN și transcriptomul. Eur J Hum Genet. 2013; 21 (3): 317-323.
8. Brumm H, Muhlhaus J, Bolze F, Scherag S, Hinney A, Hebebrand J, Wiegand S, Klingenspor M, Gruters A, Krude H și Biebermann H. Salvarea mutațiilor fără sens ale receptorului melanocortinei 4 (MC4R) prin aminoglicozide Citeste prin. Obezitatea (izvorul de argint). 2012; 20 (5): 1074-1081.