Charakterisierung des Expressionsmusters und der Funktion des Zell-Zyklus-Proteins Zyklin I in Podozyten - Zyklin I als Überlebensfaktor glomerulärer Erkrankungen?
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Glomeruläre Erkrankungen zählen zu den häufigsten Ursachen der terminalen Niereninsuffizienz. Die Podozyten sind dabei entscheidend an der Funktion der glomerulären Filtrationsbarriere beteiligt. Infolge direkter und indirekter Podozytenschädigungen kommt es zum Ablösen der Podozyten von der glomerulären Basalmembran und zum sog. programmierten Zelltod, der Apoptose. Es resultiert ein Verlust von Podozyten, wobei die verringerte Podozytenzahi mit der Schwere der glomerulären Schädigung korreliert. Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojektes lag auf der Charakterisierung des neuen Zell-Zyklus-Proteins Zyklin l. Obwohl bereits 1995 erstmals beschrieben, ist über die Funktion von Zyklin l wenig bekannt. Griffin et al. (JBC 2006) generierten eine sog. Zyklin l-„knock-out"-Maus, um die Funktion von Zyklin I in vivo zu studieren. Im Tiermodell zeigte sich, dass Zyklin I eine protektive Wirkung auf Podozyten hat und einen Podozytenverlust durch Apoptose im Rahmen einer glomerulären Schädigung verhindert. Nun galt es, den zu Grunde liegenden Mechanismus für diese antiapoptotische Wirkung zu klären. Es konnten In Zellkulturexperimenten in vitro und im Mausgewebe in vivo nachgewiesen werden, dass Zyklin l das Enzym cdk5 bindet und aktiviert. Diese Interaktion war nicht auf Podozyten beschränkt, sondern fand sich auch in Nervengewebe, wo Zyklin l und cdk5 ebenfalls nachgewiesen wurden. Aktives Zyklin l-cdk5 ist entscheidend an der Regulation der Apoptosemechanismen beteiligt. So ging eine Verringerung der cdk5-Aktivität mit vermehrter Apoptose in Podozyten einher. Aktives Zyklin l-cdk5 aktivierte die sog. mitogen-activated protein kinases (MAPK) ERK1/2, die die Expression bestimmter Proteine regulieren und so die zelluläre Antwort auf spezifische Reize organisieren. ERK1/2 induzieren eine verstärkte Expression der Proteine bcl2 und bclxl, die beide dem Auftreten von Apoptose entgegen wirken. Abwesenheit von Zyklin I und Hemmung des Bindungspartners cdk5 führen jeweils zu verringerter Aktivierung von ERK1/2 und gehen mit reduzierter bcl2- und bclxl-Proteiriexpression einher. Diese neuartige Signalkaskade erklärt die anti-apoptotische Wirkung von Zyklin I im Podozyten und unterstreicht die Bedeutung von Zyklin l-cdk5 zur Aufrechterhaltung der glomerulären Filtrationsbarriere. Dabei ist die Interaktion von Zyklin l und cdk5 sowie die Regulation von bcl2 und bclxl nicht auf Podozyten beschränkt, sondern viel mehr auch Nervenzellen nachweisbar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Darbepoetin alfa Protects Podocytes from Apoptosis in vitro and in vivo. Kidney Int 72:489-498, 2007
Logar CM, Brinkkoetter PT, Krofft RD, Pippin JW, Shankland SJ
