Diabetologie und Stoffwechsel 2014; 9 - P245
DOI: 10.1055/s-0034-1375102

Einfluss von Mutationen im Glucokinase Regulatorprotein auf den Glukosestoffwechsel der Leber

D Jagdhuhn 1, J Ranft 1, R Waterstradt 1, M Rees 2, A Gloyn 2, S Baltrusch 1
  • 1Institut für Medizinische Biochemie und Molekularbiologie, Rostock, Germany
  • 2Oxford Centre for Diabetes, Endocrinology and Metabolism, Oxford, United Kingdom

Fragestellung: Die Glucokinase phosphoryliert Glukose im ersten Schritt der Glykolyse und ist damit ein Schlüsselenzym des Glukosestoffwechsels der Leber. Bei niedrigen Glukosekonzentrationen wird die Glucokinase durch ein spezifisches Glucokinase Regulatorprotein (GRP) gebunden und in den Zellkern transloziert. Kürzlich wurden Mutationen des GRP in Patienten mit metabolischer Dysfunktion identifiziert. Um den zugrundeliegenden Pathomechanismus aufzuklären, war es das Ziel dieser Studie, das Verhalten der GRP Mutationen in Hepatozyten und Hepatomzellen aufzuklären.

Methodik: Fluoreszenzfusionsproteine der humanen Glucokinase und des humanen GRP sowie der Mutationen GRP-H438Y, GRP-Q234P und GRP-P446L wurden in primären Maushepatozyten und Hepa 1 – 6 Maushepatomzellen exprimiert. Die nukleäre zu zytoplasmatische (N/C) Ratio der Fluoreszenzfusionsproteine wurde bei 5,5 und 25 mmol/l Glukose bestimmt. Die direkte Interaktion der Proteine wurde mittels Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer analysiert. Glukoseaufnahme und Glykogensynthese wurden durch kolorimetrische Verfahren ermittelt.

Ergebnisse: Alle GRP Mutationen zeigten eine signifikant erniedrigte Interaktion mit der Glucokinase im Vergleich zum Wildtyp. Damit korrelierte die reduzierte Glucokinase N/C-Ratio bei 5,5 mmol/l Glukose. Die N/C-Ratio der GRP Mutationen war im Vergleich zum Wildtyp signifikant vermindert. In Abwesenheit der Glucokinase zeigte die GRP-Q234P Mutation sogar eine nahezu cytoplasmatische Lokalisation. Zellen, in denen GRP-H438Y exprimiert wurde, zeigten eine erhöhte Glucoseaufnahme bei 25 mmol/l Glukose, aber eine reduzierte Glykogensynthese. Die GRP-P446L Expression führte ebenfalls zu einer reduzierten Glykogensynthese. Nach GRP-Q234P Expression kam es zu einer erhöhten Glucoseaufnahme bei 5,5 mmol/l Glukose.

Schlussfolgerung: Es konnte auf zellulärer Ebene gezeigt werden, dass die GRP Mutationen zu einer Störung des Glukosestoffwechsels in der Leber führen. Inwieweit der Lipidstoffwechsel ebenfalls beeinflusst wird, gilt es weiterführend zu klären.