Funktionelle Untersuchungen zur zellulären Antioxidation und Lokalisierung der Vitamin K 2,3-Epoxid Reduktase C1 L1

Abstract

Durch systematische und funktionelle Charakterisierung der VKORC1L1 wurde im Rahmen dieser Arbeit ein neuer elementarer zellulärer Stoffwechselmechanismus zur Abwehr von oxidativem Stress beschrieben. Dieser Mechanismus trägt grundlegend zum Verständnis der Regulation intrazellulärer Redox-Homöostase bei. Dadurch bieten sich vielversprechende Ansatzpunkte für zukünftige Untersuchungen ROS-assoziierter Stoffwechselwege und vor allem von Krankheitsbildern, die eng mit der schädigenden Wirkung freier Radikale und ER-Stress in Verbindung gebracht werden.<br /> Funktionelle Untersuchungen bezüglich des Einflusses der VKORC1L1 auf die Redox-Homöostase in Zellen konnten unsere Hypothese einer antioxidativen Funktion der VKORC1L1 beweisen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit belegen anhand unterschiedlicher Methoden, wie Messung der allgemeinen Zellviabilität, intrazelluläre ROS-Bildung oder die oxidative Schädigung zellulärer Makromoleküle, den funktionellen Zusammenhang der VKORC1L1 und der zellulären Antioxidation. Die zelluläre Protektion durch Vitamin K, Co-Enzym Q10 oder Vitamin E bezüglich der Abwehr freier Sauerstoffradikale konnte durch eine erhöhte VKORC1L1-Aktivität potenziert werden. Analog konnte dieses Potential durch siRNA verminderte Enzymaktivität reduziert werden. Die Chinon-Reduktase-Aktivität der VKORC1L1 wurde zudem durch Bestimmung der enzymatischen Konstanten mit Vitamin K1 und K2 als Substrat näher charakterisiert. Darüber hinaus konnten regulative Mechanismen der <em>VKORC1L1</em>-Expression durch bioinformatische Sequenzanalysen, mRNA-Quantifizierung und durch nachfolgende Aktivitätsbestimmung mit oxidativen Stress in Verbindung gebracht werden. Die fluoreszenzmikroskopisch nachgewiesene subzelluläre Lokalisierung der VKORC1L1 im Endoplasmatischen Retikulum ergänzte unsere Erkenntnisse, aus denen sich am Ende der Arbeit ein neuer antioxidativ wirksamer Mechanismus ableiten ließ. Die letztlich postulierte Interaktion der VKORC1L1 mit Proteinen der oxidativen Faltung bildet die Grundlage dieses wahrscheinlich fundamentalen, bisher unbeschriebenen Stoffwechselweges. Zusammenfassend eröffnen sich aus den Ergebnissen dieser Arbeit durch die Beschreibung eines neuen protektiven Mechanismus des zellulären antioxidativen Systems neue Ansatzpunkte zum Verständnis der Pathogenese ROS-assoziierter Krankheiten.