PT Unknown
AU Jakobs, HH
TI Studien zur Verknüpfung der mitochondrialen Amidoxim reduzierenden Komponente (mARC) mit dem Energiestoffwechsel
PY 2014
PU Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
WP https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00015621
LA de
DE mARC; Arzneistoff-Metabolismus; Energiestoffwechsel; Molybdoenzym; drug metabolism; energy metabolism; molybdenum enzyme
AB Die mitochondriale Amidoxim reduzierende Komponente (mARC) ist das vierte in Säugern 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 über die endogene Funktion des Enzyms bekannt. Neben der für Arzneistoff-metabolisierende Enzyme typischen Funktion der Detoxifizierung von z.B. N hydroxylierten Basenanaloga (Krompholz et al., 2012) wird eine Beteiligung am L-Arginin abhängigen NO Metabolismus sowie der Reduktion von Nitrit zu NO diskutiert (Kotthaus et al., 2011; Sparacino-Watkins et al., 2014). Ferner konnten Veränderungen 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 über eine mögliche 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 Mäusen durchgeführt. Neben der Expression auf mRNA-Ebene wurden mittels Western Blot Proteinvorkommen sowie mit Hilfe eines  Biotransformationsassay Enzymaktivitäten untersucht. In Studien mit Zellkulturen ließ sich die Induzierbarkeit des mARC-Proteins durch Glukose auf Protein- und Aktivitätsebene 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 für Diabetes mellitus Typ 1 induziert durch Streptozocin-Injektion konnte ein Zusammenhang von gesteigertem Vorkommen und gesteigerter Aktivität von mARC2 in Lebern und Nieren diabetischer Tiere festgestellt werden. Außerdem führte mehrstündiger Nahrungsentzug bei gesunden Mäusen zur Herabregulation des Enzymsystems mit vermindertem Proteinvorkommen sowie verminderter Aktivität. Die Fütterung mit hochfetthaltiger Diät führte hingegen zur Steigerung von Vorkommen und Aktivität des Enzymsystems. Im Rahmen der in vivo Studien zeigte sich, dass mRNA- und Proteinmengen für mARC nicht in allen Fällen korrelieren und gegebenenfalls sogar gegenläufige Tendenzen zeigen. Für genetische Mausmodelle metabolischer Störungen konnten hingegen keine Zusammenhänge mit dem mARC-haltigen Enzymsystem festgestellt werden. Des Weiteren konnte eine Zunahme der mARC-Proteine in murinen und humanen Vorläuferzellen, die zu Adipozyten differenziert wurden, nachgewiesen werden. In vitro führte die Zugabe von Acyl-CoAs zur Hemmung der N-reduktiven Aktivität des mARC-haltigen Enzymsystems.
Die gefundenen Ergebnisse weisen auf eine Verknüpfung des mARC-haltigen Enzymsystems mit dem Energiestoffwechsel hin. Auch die Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen ergeben dies. So führen bestimmte genetische Varianten  im mARC-Protein zu veränderten Blutlipidprofilen sowie zu einem veränderten Ansprechen auf Fenofibrat (Teslovich et al.; 2010, Aslibekyan et al., 2012). Ein knock-down des Proteins in Adipozyten führt zu verminderter Lipogenese (Neve et al., 2012). Außerdem weisen homozygote mARC2-knockout-Mäuse einen reduzierten Körperfettanteil 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 möglichen endogenen Substraten sowie beteiligten Stoffwechselwegen nötig. Aufgrund der mangelnden Korrelation von mRNA und Proteinmengen von mARC sollten weitere Studien immer auf der Basis von Proteindaten beurteilt werden.
PI Kiel
ER