Функціональні дослідження

Управління: Професор доктор Мартін Клінгенспор
Інститут: Молекулярно-харчова медицина, Технічний університет Мюнхена, Інститут Ель Кренера-Фрезеніуса та Центральний інститут харчування та досліджень продуктів харчування
Домашня сторінка: www.molekulare-ernaehrungsmedizin.de/

IG "Молекулярні механізми ожиріння" має на меті виявити гени та алелі, які схильні до розвитку ожиріння, та перевірити їх з урахуванням епідеміології, функції, клінічної значимості та терапевтичних наслідків.

дослідження

На клітинному рівні проводили функціональні дослідження в культивованих жирових клітинах людини з метою виявлення ролі вибраних генів-кандидатів для метаболізму ліпідів та глюкози та мітохондріальної функції (Wabitsch). Для цього були розроблені конструкції shRNA щодо відповідних генів, клоновані у вхідні вектори, а потім введені в жирові клітини людини за допомогою лентівірусних векторів. Цікаво, що у дефіцитних FTO адипоцитах експресія маркера для коричневої жирової тканини - UCP-1 (роз’єднуючий білок-1) була збільшена приблизно в 4 рази на рівні РНК та білка. Функціонально це призвело до посилення базального та роз'єднаного дихання у FTO-дефіцитних адипоцитах. У складах білої жирової тканини мишей з дефіцитом Fto ми змогли виявити збільшену кількість Ucp-1-позитивних адипоцитів та підвищену експресію мРНК цього маркера порівняно з контролерами дикого типу (6).

На молекулярному рівні ген FTO-кандидата детально вивчався щодо функції білка FTO для регуляції експресії генів та для обробки РНК у клітинній лінії людини та у нокаутованих мишей FTO (Horsthemke). Після надмірної експресії FTO 95% всіх мРНК, що змінюються в дозі, показали підвищений рівень. Більшість модифікованих транскриптів кодовані для білків, що беруть участь у сплайсингу РНК та метаболізмі РНК. Це відповідає локалізації FTO в ядерних спекле. Після виснаження FTO 78% всіх мРНК, що змінюються в дозі, показали зниження рівня. Розшифровки, що кодують білки, які беруть участь у клітинній реакції на дефіцит поживних речовин, вражали. РНК MALAT1, яка знаходиться в ядерних вкрапленнях, також була зменшена. Вперше показано на Fto-дефіцитних мишах, що FTO впливає на вміст 3-метил-уридину та псевдоуридину в не-мРНК (7).

Сигнальний шлях меланокортину відіграє важливу роль у регулюванні ваги. Тому ми проаналізували структуру метилювання ДНК гена проопіомеланокортину (POMC). Ми спостерігали значне гіперметилювання на острові POMC 3´CpG у дітей із надмірною вагою порівняно з дітьми з нормальною вагою. Цей варіант гіперметилювання існував ще до того, як ожиріння розвинулось і призвело до зниженої експресії мРНК POMC, яка частково опосередкована зниженою здатністю зв'язування комплексу P300. Нарешті, ми помітили, що картина метилювання ДНК POMC пов'язана з наявністю специфічних елементів Alu. З цього ми робимо висновок, що цей варіант гіперметилювання POMC як "епігеномний підпис" призводить до підвищеного ризику розвитку ожиріння протягом життя.

Досліджуючи безглузді мутації MC4R, ми змогли вперше продемонструвати, що in vitro пропуск, опосередкований аміноглікозидами, може призвести до функціональних рецепторів (8). Крім того, ми змогли показати, що стартовий кодон MC3R знаходиться не в позиції, описаній дотепер, а в позиції, що відповідає миші. Це означає, що MC3R-SNP (T6K) не знаходиться в області кодування рецептора.

Вибрані публікації
1. Bolze F, Rink N, Brumm H, Kuhn R, Mocek S, Schwarz AE, Kless C, Biebermann H, Wurst W, Rozman J і Klingenspor M. Характеристика безглуздої мутації меланокортину-4-рецептора W16X in vitro та в природних умовах. Фармакогеноміка J. 2013; 13 (1): 80-93.
2. Нордстрем V, Віллерсгаузер М, Герцер С, Розман Дж, фон Болен Унд Хальбах О, Мельднер С, Ротермель У, Каден С, Рот ФК, Вальдек С, Грец Н, де Анджеліс МХ, Драгун А, Клінгенспор М, Гроне Х.Й., і Jennemann R. Експресія нейронів глюкозилцерамідсинтази в центральній нервовій системі регулює вагу тіла та енергетичний гомеостаз. PLoS Biol.2013; 11 (3): e1001506.
3. Веджопулос А, Мюллер-Декер К, Стрзода Д, Шмітт І, Чичельницький Е, Остертаг А, Беррієль Д.М., Розман Дж., Грабе де А.М., Нусінг Р.М., Мейєр К.В., Валі З., Клінгенспор М. та Герціг С. 2 контролює енергетичний гомеостаз у мишей шляхом набору de novo коричневих адипоцитів. Наука. 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 та Arkan MC. Запалення та бета-окислення жирних кислот у мітохондріях пов'язують ожиріння з раннім промотором пухлини. Proc Natl Acad Sci USA.2009; 106 (9): 3354-3359.
5. Фолькмар А.Л., Больце Ф., Ярік І, Нолл Н, Шераг А, Рейнер Т, Ілліг Т, Граллерт Н, Віхман Х.Е., Віганд С, Біберман Н, Круде Н, Фішер-Посовський П, Ріф З, Вабіч М, Клінгенспор M, Hebebrand J та Hinney A. Екран мутації гена ожиріння SH2B1, отриманого GWAS, включаючи функціональний аналіз виявлених варіантів. 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 і Wabitsch M. Дефіцит FTO викликає експресію UCP-1 та роз'єднання мітохондрій в адипоцитах . Ендокринологія. 2013 рік.
7. Berulava T, Ziehe M, Klein-Hitpass L, Mladenov E, Thomale J, Ruther U та Horsthemke B. Рівні FTO впливають на модифікацію РНК та транскриптом. 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 і Biebermann H. Рятування безглуздих мутацій рецепторів меланокортину 4 (MC4R) за допомогою опосередкованих аміноглікозидами прочитати. Ожиріння (Срібна весна). 2012; 20 (5): 1074-1081.