Lehrstuhl Biochemie der Ernährung
Forschungsschwerpunkte
1. Molekulare Mechanismen und physiologische Relevanz der Verstärkung Phenobarbital-induzierter CYP2B1-Expression durch synthetische PPARalpha-Agonisten und Fettsäuren
(DFG-Projekt PU 100/3-1)
Cytochrom 2B1 (CYP2B1) ist eine Monooxygenase, die vor allem in der Leber in zahlreiche endogene und exogene fettlösliche, meist reaktionsträge Substrate reaktive Gruppen einführt und damit in der Regel ihre Ausscheidung vorbereitet, aber auch zu ihrer Giftung beitragen kann. Die Expression des CYP2B1-Gens wird durch eine Gruppe von Medikamenten und Umweltgiften, zu denen Phenobarbital als Leitsubstanz gehört, stark induziert. Dadurch kann die Ausscheidung von Substraten des CYP2B1 beschleunigt, aber auch die Giftung bestimmter Vorstufen toxischer Metabolite, z.B. der Umwandlung von Procarzinogenen in Carzinogene, verstärkt werden. Eigene Vorarbeiten zeigten nun, dass die Phenobarbital-abhängige Induktion von CYP2B1 durch PPARalpha (Peroxysomenproliferator-aktivierter Rezeptor alpha-Agonisten, wie omega3-mehrfach-ungesättigte Fettsäuren und Blutfett-senkende Medikamente vom Fibrat-Typ, sowie durch das in der Leber von Kupfferzellen produzierte Prostaglandin D2 potenziert werden kann. Die Arbeiten lieferten auch erste Hinweise auf die möglichen molekularen Mechanismen, die diesem Synergismus zugrunde liegen könnten: Zum einen scheint der Transkriptionsfaktor CAR, der für die Phenobarbital-abhängige Expression des CYP2B1 verantwortlich ist, durch eine Aktivierung von PPARalpha induziert zu werden; zum anderen gibt es im Promotor des CYP2B1-Gens eine Stelle, über die PPARalpha-Agonisten CAR-unabhängig die CYP2B1-Expression steigern können. Das Projekt verfolgt zwei Ziele: Einerseits sollen die molekularen Mechanismen, über die PPARalpha-Liganden die CYP2B1-Expression steigern können, weiter aufgeklärt werden. Andererseits soll die physiologische Relevanz des in vitro gefundenen Synergismus zwischen PPARalpha-Liganden, Prostaglandin D2 und Phenobarbital bei der Induktion von CYP2B1 und anderen Phenobarbital-abhängig regulierten Genen im Tiermodell und in Zellkultursystemen, die sowohl die Prostaglandin D2-produzierenden Kupfferzellen als auch die CYP2B1-exprimierenden Hepatocyten enthalten, untersucht werden.
2."Etablierung eines „Knock-In“ Mausmodells zur in vivo Charakterisierung der physiologischen und pathophysiologischen Relevanz der Desensitisierung des Prostaglandin E2 -Rezeptors, Subtyp EP4 "
DFG-Projekt NE 792/1-1 (2006-2008)
Prostaglandin (PG)E2 wirkt auf seine Zielzellen durch die Bindung an vier unterschiedliche PGE 2 -Rezeptoren (EP-R), die zur Familie der heptahelikalen, G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gehören und als EP1-R bis EP4-R bezeichnet werden. Über die Bindung an den EP4-R schützt PGE2 den Darm vor einer chemisch-induzierten Colitis und ist andererseits an der Entstehung von Kolonkarzinomen beteiligt. Eine Aktivierung des EP4-R inhibiert die Cytokinfreisetzung aus Makrophagen und die Proliferation von T-Zellen. Weiterhin hemmt PGE2 über den EP4-R die Differenzierung von Präadipozyten zu Adipozyten des Fettgewebes.
In Zellkulturmodellen wird der EP4-R schnell Agonisten-induziert desensitisiert, d.h. von seinem Gs-Protein entkoppelt und in intrazelluläre Kompartimente internalisiert. Durch diese Desensitisierung, für die eine Phosphorylierung des Rezeptors in seiner C-terminalen Domäne und die Bindung des Adaptorproteins ß-Arrestin essentiell sind, wird die über den EP4-R vermittelte Signaltransduktion kontrolliert. In dem beantragten Projekt soll die physiologische Bedeutung der EP4-R Desensitisierung in einem Ganztiermodell untersucht werden. In der jetzt beantragten Periode des Projektes soll mit genetischen Methoden eine „Knock-In“ Maus mit einem mutierten EP4-R erzeugt werden, von dem in vitro gezeigt wurde, dass er auf Grund von Mutationen in der Hauptphosphorylierungsstelle und ß-Arrestin-Interaktionsstelle nicht mehr desensitisiert werden kann. Die Signaltransduktionseigenschaften des Desensitisierungs-defizienten EP4-R sollen in Zellen dieser „Knock-in“ Mäuse untersucht und mit denen des Wildtyp EP4-R verglichen werden. Weiterhin sollen die Auswirkungen einer EP4-R Desensitisierungsdefizienz in diesen Mäusen zunächst an den folgenden Modellsystemen zu physiologischen und pathophysiologischen Funktionen des EP4-R untersucht werden:
1. EP4-R vermittelte Inhibition der Differenzierung von Präadipozyten zu Adipozyten
2. Beteiligung des EP4-R an der Azoxymethan-induzierten Bildung von Kolonkarzinomen
Im Rahmen weiterer Arbeiten sollen dann der EP4-R vermittelte Schutz der Darmmucosa vor einer Dextransulfat-induzierten Collitis und die EP4-R vermittelte Inhibition der Cytokinfreisetzung durch Makrophagen und Inhibition der T-Zellproliferation in den EP4-R Desensitisierungs-defizienten Mäusen analysiert werden.
