@PhdThesis{diss_mods_00015621, author = {Jakobs, Heyka Hellena}, title = {Studien zur Verkn{\"u}pfung der mitochondrialen Amidoxim reduzierenden Komponente (mARC) mit dem Energiestoffwechsel}, year = {2014}, publisher = {Christian-Albrechts-Universit{\"a}t zu Kiel}, address = {Kiel}, keywords = {mARC; Arzneistoff-Metabolismus; Energiestoffwechsel; Molybdoenzym; drug metabolism; energy metabolism; molybdenum enzyme}, abstract = {Die mitochondriale Amidoxim reduzierende Komponente (mARC) ist das vierte in S{\"a}ugern vorkommende Molybdoenzym (Havemeyer et al., 2011; Wahl et al., 2010). Das Protein ist in der Lage als Bestandteil eines drei-Komponenten Enzymsystems mit mitochondrialem Cytochrom b5 und NADH Cytochrom b5-Reduktase N oxygenierte Verbindungen zu reduzieren (Havemeyer et al. 2011; Kotthaus et al. 2011; Plitzko et al., 2013). Seine Beteiligung am N reduktiven Arzneistoffmetabolismus gilt als gesichert (Havemeyer et al. 2011; Froriep et al. 2013; Jakobs et al. 2014). Dennoch ist wenig {\"u}ber die endogene Funktion des Enzyms bekannt. Neben der f{\"u}r Arzneistoff-metabolisierende Enzyme typischen Funktion der Detoxifizierung von z.B. N hydroxylierten Basenanaloga (Krompholz et al., 2012) wird eine Beteiligung am L-Arginin abh{\"a}ngigen NO Metabolismus sowie der Reduktion von Nitrit zu NO diskutiert (Kotthaus et al., 2011; Sparacino-Watkins et al., 2014). Ferner konnten Ver{\"a}nderungen des Enzymsystems im Zusammenhang mit Colon-Karzinomen (Mikula et al., 2011) sowie Diabetes mellitus (Malik et al., 2007; Chen et al., 2010) gezeigt werden. Ziel dieser Arbeit war es, weitere Erkenntnisse {\"u}ber eine m{\"o}gliche endogene Funktion des Enzyms zu erlangen. Zu diesem Zwecke wurden in vitro Studien an rekombinant hergestellten Proteinen, Zellkulturstudien in humanen und murinen Zelllinien sowie in vivo Studien in M{\"a}usen durchgef{\"u}hrt. Neben der Expression auf mRNA-Ebene wurden mittels Western Blot Proteinvorkommen sowie mit Hilfe eines Biotransformationsassay Enzymaktivit{\"a}ten untersucht. In Studien mit Zellkulturen lie{\ss} sich die Induzierbarkeit des mARC-Proteins durch Glukose auf Protein- und Aktivit{\"a}tsebene nachweisen. Eine Induktion durch oxidativen Stress konnte hingegen nicht gezeigt werden, auch wenn die Zugabe von N Acetylcystein in Kulturmedien die Induktion durch Glukose zu antagonisieren vermochte. Im Mausmodell f{\"u}r Diabetes mellitus Typ 1 induziert durch Streptozocin-Injektion konnte ein Zusammenhang von gesteigertem Vorkommen und gesteigerter Aktivit{\"a}t von mARC2 in Lebern und Nieren diabetischer Tiere festgestellt werden. Au{\ss}erdem f{\"u}hrte mehrst{\"u}ndiger Nahrungsentzug bei gesunden M{\"a}usen zur Herabregulation des Enzymsystems mit vermindertem Proteinvorkommen sowie verminderter Aktivit{\"a}t. Die F{\"u}tterung mit hochfetthaltiger Di{\"a}t f{\"u}hrte hingegen zur Steigerung von Vorkommen und Aktivit{\"a}t des Enzymsystems. Im Rahmen der in vivo Studien zeigte sich, dass mRNA- und Proteinmengen f{\"u}r mARC nicht in allen F{\"a}llen korrelieren und gegebenenfalls sogar gegenl{\"a}ufige Tendenzen zeigen. F{\"u}r genetische Mausmodelle metabolischer St{\"o}rungen konnten hingegen keine Zusammenh{\"a}nge mit dem mARC-haltigen Enzymsystem festgestellt werden. Des Weiteren konnte eine Zunahme der mARC-Proteine in murinen und humanen Vorl{\"a}uferzellen, die zu Adipozyten differenziert wurden, nachgewiesen werden. In vitro f{\"u}hrte die Zugabe von Acyl-CoAs zur Hemmung der N-reduktiven Aktivit{\"a}t des mARC-haltigen Enzymsystems. Die gefundenen Ergebnisse weisen auf eine Verkn{\"u}pfung des mARC-haltigen Enzymsystems mit dem Energiestoffwechsel hin. Auch die Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen ergeben dies. So f{\"u}hren bestimmte genetische Varianten im mARC-Protein zu ver{\"a}nderten Blutlipidprofilen sowie zu einem ver{\"a}nderten Ansprechen auf Fenofibrat (Teslovich et al.; 2010, Aslibekyan et al., 2012). Ein knock-down des Proteins in Adipozyten f{\"u}hrt zu verminderter Lipogenese (Neve et al., 2012). Au{\ss}erdem weisen homozygote mARC2-knockout-M{\"a}use einen reduzierten K{\"o}rperfettanteil im Vergleich zu Wildtyptieren auf (Brown et al., 2012). Folglich ist anzunehmen, dass die endogene Funktion des mARC-haltigen Enzymsystems im Bereich des Fettstoffwechsels zu suchen ist. Dennoch sind weitere Studien zur Regulation, den m{\"o}glichen endogenen Substraten sowie beteiligten Stoffwechselwegen n{\"o}tig. Aufgrund der mangelnden Korrelation von mRNA und Proteinmengen von mARC sollten weitere Studien immer auf der Basis von Proteindaten beurteilt werden.}, url = {https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00015621}, file = {:https://macau.uni-kiel.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00005683/Dissertation_Jakobs_print.pdf:PDF}, language = {de} }