Funktionelle Charakterisierung von alpha/beta hydrolase domain-containing 6

Alpha/beta hydrolase domain-containing 6 (ABHD6) gehört zur großen Proteinfamilie der a/ß Hydrolasen, die ca. 1 % aller Proteine des Säugerproteoms ausmachen. Diese Proteine zeichnen sich durch eine ähnliche Topologie in ihrer Kernstruktur aus, die aus 5-8 zentralen Beta-Sheets besteht, die durch Alpha-Helices verbunden sind. Zusätzlich besitzen zwei der drei Aminosäuren (Ser, His), die die katalytische Triade bilden, dieselbe Lokalisierung. Mitglieder dieser Proteinfamilie besitzen wichtige Rollen in verschiedenen physiologischen Prozessen und von vielen Proteinen nimmt man an, dass sie eine hydrolytische Aktivität besitzen. Gegenwärtig sind jedoch die Substratpräferenz und die physiologische Funktion der meisten Familienmitglieder unbekannt. ABHD6 wurde ursprünglich als Monoacylglycerol (MG)-Lipase im Gehirn identifiziert, die auch das Signallipid 2- Arachidonoylglycerol (2-AG) hydrolysieren kann. 2-AG fungiert als endogener Aktivator von Cannabinoidrezeptoren (Endocannabinoid). Die biologische Wirkung dieses Lipids wird durch 9 - Tetrahydrocannabinol (THC) imitiert, den wichtigsten psychoaktiven Wirkstoff in Marijuana. Weitere Studien ergaben, dass ABHD6 in verschieden Tumoren unterschiedlich exprimiert wird und eine besonders hohe Expression in Ewing-Tumoren zeigt. Daher nimmt man an, dass dieses Protein interessant für diagnostische oder therapeutische Zwecke sein könnte. Kürzlich wurde publiziert, dass ABHD6 die Akkumulation und die Effektivität von 2-AG an Cannabinoidrezeptoren erhöht. Diese Beobachtung ist überraschend, da man annimmt, dass Monoglyceid-Lipase (MGL oder MAGL) für die 2-AG-abbauende Aktivität im Gehirn verantwortlich ist und MGL-defiziente Mäuse einen starken Anstieg in ihren 2-AG Konzentrationen aufweisen (20- to 50-fold). Eine weitere Studie unterstützt jedoch diese Beobachtung. Es wurde gezeigt, dass mithilfe eines Inhibitors, der ABHD6 und Fatty Acid Amide Hydrolase (FAAH) hemmt, die 2-AG Konzentrationen erhöht werden können, obwohl MGL volle Aktivität besitzt. Gegenwärtig wird angenommen, dass ABHD6 in spezifisch subzellulären Kompartimenten aktiv ist und für eine genaue Modulation der 2-AG Konzentrationen sorgt. Die in vivo Funktion dieses Enzyms wurde jedoch nicht untersucht und es ist auch unbekannt, ob ABHD6 noch andere Substrate spaltet. Die Aufgabe dieses Projektes ist die Charakterisierung der physiologischen Funktion von ABHD6 in vivo, mit besonderer Berücksichtigung des Lipidstoffwechsels. Zu diesem Zweck werden Mausmodelle hergestellt, denen das Enzym im ganzen Körper oder in spezifischen Geweben fehlt.

Alpha/beta hydrolase domain-containing 6 (ABHD6) ist ein Lipid-abbauendes Enzym, dessen Funktion unvollständig charakterisiert ist. Gegenwärtig nimmt man an, dass ABHD6 eine Rolle im Abbau von Signallipiden spielt, die wesentliche Aspekte des Stoffwechsels kontrollieren und an der Entstehung von diversen Krankheiten beteiligt sind. So wurde gezeigt, dass durch Hemmung der ABHD6 Fettleibigkeit und Typ 2 Diabetes in Mäusen verhindert wird. Des Weiteren ist ABHD6 in bestimmten Tumoren erhöht und beeinflusst die Metastasierung von Tumorzellen. ABHD6 ist daher ein pharmakologisch interessantes Enzym, dessen weitere Untersuchung wichtige Einblicke in physiologische und pathophysiologische Prozesse liefen könnte. Dieses Projekt basierte auf der Beobachtung, dass ABHD6 das lysosomale Lipid Bis(monoacylglycero)phosphat (BMP) abbauen kann. Lysosomen werden auch als Magen der Zelle bezeichnet und besitzen Verdauungsenzyme, die Nährstoffe in ihre Bestandteile zerlegen. Die Funktion von BMP in Lysosomen ist, dass es diese Verdauungsenzyme aktiviert und daher zu einem effektiven Abbau von Makromolekülen beiträgt. Derzeit ist sehr wenig über den die Synthese und den Abbau von BMP bekannt. Wir haben uns daher mit grundlegenden Aspekten des BMP- Stoffwechsels in Mäusen beschäftigt und die Rolle von ABHD6 in diesen Prozessen untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass BMP durch den Nahrungszustand und der Nahrungszusammensetzung stark beeinflusst wird. Cholesterin- oder Triglyzerid-reiche Diäten erhöhen den BMP-Gehalt der Leber und induzieren eine Freisetzung von BMP in die Zirkulation. Durch die Inaktivierung der ABHD6 wird die Freisetzung von BMP stark erhöht. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Diät-induzierte metabolische Erkrankungen mit starken Änderungen im BMP-Stoffwechsel verbunden sind und ABHD6 wesentlich zum Abbau von BMP beiträgt. Derzeit gibt es keine publizierten Daten, die BMP-Konzentrationen mit humanen metabolischen Erkrankungen korrelieren. Basierend auf unseren Mausstudien kann man jedoch vermuten, dass metabolische Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Insulinresistenz und Lebersteatose auch im Menschen mit lysosomalen Stress und einer erhöhten BMP-Freisetzung in die Zirkulation verbunden sind. Wir sind der Meinung, dass eine weitere Aufklärung des BMP-Stoffwechsels wichtige Einblicke in die Entstehung von lysosomalen und metabolischen Erkrankungen liefern könnte.