<em>Enoki mushroom (enok) </em>– ein neuer epigenetischer Regulator von Lipidmetabolismus, Wachstum und Nahrungsaufnahme in <em>Drosophila melanogaster</em>

Abstract

Um das Überleben eines Organismus zu gewährleisten, bedarf es eines exakten Zusammenspiels von verschiedenen Genen, die zeit- und gewebespezifisch reguliert werden müssen, um das externe Nahrungsangebot zu detektieren, die Nährstoffaufnahme, -speicherung und -mobilisierung zu koordinieren und somit den Metabolismus, die Entwicklung und das Wachstum zu steuert.<br /> Das Gen enoki mushroom (enok) wurde in einem Screen identifiziert, welcher Phänotypen untersuchte, die Nahrungsaufnahme-, Wachstums- und Verhaltensdefekte aufwiesen. Hierbei handelt es sich um eine putative Histon- Acetyltransferase, die epigenetisch diese Prozesse steuert. Enok ist in der Lage, das kondensierte Chromatin zu lockern und dadurch die Transkription bestimmter Zielgene zu induzieren. Seine enzymatische Funktion und seine Sequenzhomologie charakterisieren Enok in dieser Arbeit als ein Mitglied der KAT6B-Familie. Durch den Einsatz von molekularbiologischen und biochemischen Methoden, so wie Fluoreszenz- Mikroskopie, der Benutzung des Gal4-UAS Systems und der Mutanten-Analyse, konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Enok eine wichtige Rolle in der Interorgan-Kommunikation spielt, und dass es sowohl zellautonom als auch zentral den Lipidmetabolismus, das Wachstum und das Fressverhalten reguliert.<br /> Die Herstellung spezifischer enok-Gal4 Linien ermöglichte es das Expressionsmuster zu analysieren und seine Funktion durch gewebe- und zeitspezifische Missexpression genauer zu beschreiben. Als relevante Gewebe konnten Fettkörper, Oenozyten, sowie Neuroblasten und Cortex Glia Zellen im zentralen Nervensystem identifiziert werden. Diese Gewebe spielen eine wichtige Rolle in der Speicherung von Nährstoffen, im Metabolismus und in der Wachstumskontrolle. Mit Hilfe von Neutrallipid-Färbungen in diesen larvalen Geweben konnte gezeigt werden, dass Enok zellautonom den Lipidmetabolismus steuert, indem es die transkriptionelle Kontrolle über die Prozesse der Lipolyse, der β-Oxidation und der Fettsäuresynthese übernimmt. In jedem dieser Gewebe hat Enok neben der zellautonomen Regulation des Lipidmetabolismus eine zusätzliche systemische Funktion. Im Fettkörper reguliert Enok systemisch durch die transkriptionelle Kontrolle der Lipoproteine den Transport der Triacylglyceride (TAGs). In den Oenozyten steuert Enok fernlenkend die Abdichtung des respiratorischen Systems, indem es einen Einfluss auf die Transkription der Fettsäuresynthesegene hat. Zusätzlich zu der zellautonomen Kontrolle des Lipidstoffwechsels im Gehirn steuert Enok in der Cortex Glia fernlenkend das Wachstum und den Lipidmetabolismus in der Peripherie. Durch die Regulation der Drosophila insulin-like peptides (Dilp)-Sekretion kontrolliert Enok den PI3K/AKT-Signalweg und damit das Wachstum, die Neuroblastenproliferation und das Nahrungsaufnahmeverhalten. Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Enok als eine putative Histon-Acetyltransferase die extrinsische und intrinsische Nahrungssignalverarbeitung und die Anpassung der Homöostase sowohl autonom, als auch systemisch im Organismus von Drosophila melanogaster reguliert. Diese beschriebene Funktion von Enoki mushroom bringt eine neue Komponente in die Wachstumsregulation, welche möglicherweise nicht nur in der Fliege sondern auch in der Maus und im Menschen eine ähnliche Aufgabe übernimmt, und zur Aufklärung der damit verbundenen Krankheitsbilder beiträgt.