Inhibition von Cytohesinen führt zu hepatischer Insulinresistenz

Abstract

G-Proteine sind eine wichtige Klasse von Regulatoren in allen lebenden Systemen. Sie werden durch Guanosinnukleotidaustauschfaktoren (GEFs) aktiviert, die den Austausch von GDP durch GTP katalysieren. Diese Aktivität macht GEFs zu attraktiven Zielen, um krankheitsrelevante G-Protein-kontrollierte Signalnetzwerke zu modulieren. GEF-Inhibitoren sind daher interessante Werkzeuge sowohl zur Aufklärung der Funktion dieser Proteine als auch zur therapeutischen Intervention.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurde ein Aptamerverdrängungsscreen entwickelt, um kleine Moleküle zu finden, die Cytohesine binden und sowohl in vitro, als auch in Zellkultur in verschiedenen Assays inhibieren. Cytohesine sind kleine GEFs für ADP-Ribosylierungsfaktoren (ARFs), die bei der Zytoskelettorganisation, der Integrinaktivierung, der Integrinsignal-weiterleitung und auch im MAPK-Signalweg eine Rolle spielen. Die gefundenen kleinen Moleküle binden in vitro spezifisch die katalytische Sec7-Domäne der Cytohesine mit Dissoziationskonstanten im hohen nanomolaren Bereich und inhibieren ihre GEF-Funktion mit mikromolaren Inhibitionskonstanten ohne zwischen den Cytohesinen verschiedener Spezies zu diskriminieren. <br /> Anwendung von SecinH3, einem kleinen Molekül, das in einem Screen für Cytohesin-1-Inhibitoren gefunden wurde, in Leberzellkultur, hat gezeigt, daß Cytohesine mit dem Insulinrezeptorkomplex assoziieren und fundamental wichtig für den Insulinsignalweg sind. Mäuse, die mit SecinH3 gefüttert wurden, zeigen erhöhte Expression glukoneogenetischer Gene und reduzierte Expression glykolytischer, fettsäure- und ketonkörpermetabolismus¬assoziierter Gene. Als Konsequenz ist der Glykogengehalt der Leber signifikant reduziert und der Organismus versucht durch erhöhte Insulinsekretion ins Serum diesen Effekt zu kompensieren. Somit resultiert die Inhibition von Cytohesinen in hepatischer Insulinresistenz. Da Insulinresistenz eine der frühesten pathologischen Veränderungen bei Diabetes Typ 2 ist, zeigen die vorliegenden Resultate das Potential der Anwendung von kleinen Molekülen in der Analyse der komplexen Faktoren, die zur molekularen Pathogenese dieser Krankheit beitragen.