Lipide als Transport- und Signalmoleküle

Abstract

Lipide haben einen großen Anwendungsbereich und speziell in der Biochemie des lebenden Organismus wichtige Funktionen. Neben ihrer hauptsächlichen Funktion als Energiespeicher und Strukturkomponenten der Zellmembranen konnten in dieser Arbeit auch zwei weitere wichtige Funktionen gezeigt und untersucht werden.<br /> Im ersten Teil der Arbeit konnte aufbauend auf die Ergebnisse von Wedeking et al. 2014, die die entzündungsvorbeugende Wirkung von Ectoin und Laurylectoin in Säugerzellen zeigen konnten, das kompatible Solut Hydroxyectoin mit Hilfe eines Lipidankers in Makrophagen transportiert werden. Dadurch konnte die entzündungsvorbeugende Wirkung von Hydroxyectoin in Makrophagen verbessert werden. Die Expression der proinflammatorischen Proteinen IL-1, IL-6, COX-2 und TNF-α konnte durch Laurylhydroxyectoin (LOH) um 90 % gesenkt werden. Da eine Entzündungsreaktion Ceramid vermittelt abläuft, wurden auch der Ceramidgehalt in Makrophagen untersucht. Durch LOH konnte der Ceramidgehalt signifikant gesenkt werden. Außerdem sollte die These überprüft werden, ob Laurylectoin in der Zelle durch Esterasen wieder in seine Ausgangsprodukte Ectoin und 1-Dodecanol gespalten wird. Dazu wurde zunächst versucht ein Laurylether zu synthetisieren und diesen mit LOH zu vergleichen. Allerdings zerfiel das Molekül beim Versuch die Schutzgruppe abzuspalten und eine Wiederholung der Synthese gelang nicht. Deshalb wurde dann mit Hilfe eines 13C-Markierungsexperimentes untersucht, was mit Laurylectoin in die Zelle passiert nachdem es durch die Zellen aufgenommen wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass Ectoin in der Zelle freigesetzt wird und anschließend wieder unverändert fast vollständig aus der Zelle ausgeschleust werden. Dies unterstützt die These, dass Laurylectoin in der Zelle durch Esterasen gespalten, seine entzündungsprotektive Wirkungen entfalten kann und wieder unverändert aus der Zelle ausgeschleust wird. Über diese Methode können so viele weitere kleine, hydrophobe Moleküle in Säugerzellen transportiert werden, um deren mögliche Vorteile besser nutzen zu können als ihre Wirkung es von außen zulassen würde.<br /> Die zweite wichtige Funktion von Lipiden, die in dieser Arbeit gezeigt und untersucht werden konnte, ist ihre Funktion als Signalmolekül. Hier wurde der Zusammenhang zwischen der Endoribonuklease Dicer und der Lipidzusammensetzung von neuronalen Membranen untersucht. Hierfür wurde ein Mausmodell eingesetzt, in dem Dicer gewebsspezifisch in Körnerzellen des Kleinhirns ausgeschaltet wurde. In diesem Mausmodell (Dicer fl/fl; Math1-Cre) konnte bereits ein Defizit im Wachstum von Körnerzellen, sowie eine verminderte Proliferation und erhöhte Apoptose im Kleinhirn gezeigt werden. In dieser Arbeit konnte nun<br /> ein möglicher Zusammenhang zwischen den beschriebenen Defiziten und der Abnahme der Phosphoglycerolipide in den betroffenen Hirnregionen gezeigt werden. Die Abnahme des Lipidgehaltes hat vermutlich einen Einfluss auf den PI-3K/AKT/mTOR Signalweg, welcher wiederum Auswirkungen auf die Proliferation und die Apoptose im Kleinhirn hat. Dieses Ergebnis ist ein gutes Beispiel für die Signalfunktion von Lipiden in Zellen.