Regulation des Transkriptionsfaktors FOXO1 durch AKT1, AKT2 und SGK1 in insulinsezernierenden Zellen

Die Hemmung des Transkriptionsfaktors FOXO1 durch Akt-abhängige Phosphorylierung spielt eine entscheidende Rolle für das Überleben von insulinsezernierenden Zellen. In der Tat verhindert die Expressionshemmung von FOXO1den durch Fettsäuren oder Glucocorticoide (GC) induzierten apoptotischen Zelltod. Diese Studie untersucht die Rolle und den molekularen Mechanismus der Aktivierung von FOXO1 beim GC-induzierten Zelltod.

INS-1E Zellen wurden unter Standardbedingungen und in Anwesenheit von 100 nM Dexamethason (Dexa), einem synthetischen GC, kultiviert. Genexpressionsveränderungen nach Behandlung mit Dexa oder Inkubation mit siRNA wurden anhand von RT-PCR quantifiziert. Die Menge und Phosphorylierung entsprechender Proteine wurden in Zellhomogenaten mithilfe spezifischer Antikörper auf Westernblots untersucht. Subzelluläre Verteilung von FOXO1 wurde mit konfokaler Mikroskopie bestimmt.

Dexa induzierte spezifisch die Expression von SGK1, nicht aber von SGK2 und SGK3. Auch die relativen Konzentrationen von FOXO1, FOXO3 und FOXO4 mRNA waren nach Dexa Behandlung signifikant erhöht. Während Dexa die Phosphorylierung von AKT erniedrigte, blieb der Phosphorylierungsgrad von FOXO1 unverändert. Weder siRNA gegen SGK1 noch der Hemmstoff GSK650394 erniedrigten die Phosphorylierung von FOXO1. Auch die differentielle Hemmung von AKT1 und AKT2 durch siRNA hemmte die Phosphorylierung von FOXO1 nicht, wohingegen der Hemmstoff Akti-1/2, der beide Isoenzyme, AKT1 und AKT2 hemmt, effektiv war. Wie in Kontrollzellen konnte FOXO1 in Dexa-behandelten Zellen im Zytosol, aber nicht im Zellkern nachgewiesen werden. Die zytosolische Lokalisation von FOXO1 wurde auch nicht durch Inkubation mit GSK650394 oder mit PD98059, einem ERK1/2 Hemmstoff, beeinflusst. Nur nach Behandlung der Zellen mit dem Hemmstoff Akti-1/2 konnte FOXO1 im Zellkern nachgewiesen werden. Gleichzeitig verstärkte Akti-1/2den Dexa-induzierten apoptotischen Zelltod.

Diese Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass die Phosphorylierung und zytosolische Lokalisation von FOXO1 nicht durch eine einzelne Kinase, AKT1, AKT2 oder SGK1 bestimmt wird. Glucocorticoide erhöhen die Expression von FOXO1, hemmen aber dessen Phoshorylierung nicht und stimulieren folglich auch nicht die Translokation des Transkriptionsfaktors in den Zellkern. Somit induzieren Glucocorticoide FOXO1 unabhängig Apoptose von insulinsezernierenden Zellen.