Die Insulin-abhängige Aktivierung des PAI-1 Gens erfolgt über GSK-3 und den Hypoxie-induzierbaren Faktor-1

Fragestellung: Plasminogen-Aktivator-Inhibitor (PAI-1) ist ein Inhibitor der Plasminogenaktivator und Urokinase katalysierten Umwandlung von Plasminogen zu Plasmin. Die Expression des PAI-1-Gens wird durch Insulin gesteigert. Da die Insulin-abhängige PAI-1 Expression über den Hypoxie-induzierbarer Faktor-1 (HIF-1) und Hypoxie-responsive Elemente (HRE) vermittelt wird, sollte geprüft werden, inwieweit der Proteinkinase B (PKB) und nachfolgend der Glycogen-Synthase Kinase (GSK-3) Signalweg an der Insulin-vermittelten PAI-1-Expression beteiligt sind.

Methoden: HepG2-Zellen wurden unter Standardbedingungen inkubiert und mit Insulin und/oder Rapamycin bzw LiCl behandelt. PAI-1 mRNA wurde im Northern-, PAI-1 Protein im Western Blot gemessen. HepG2-Zellen wurden mit Hypoxie-induzierbaren Faktor-1-responsiven (HRE), PAI-1-Promotor Luciferase (Luc) Genkonstrukten und GSK-3-Expressionsvektoren transfiziert.

Ergebnisse: Inkubation von HepG2-Zellen mit Insulin führt über PKB zur Hemmung der GSK-3. Analog konnte Hemmung der GSK-3 durch LiCl den Insulineffekt imitieren und die PAI-1 Expression induzieren. Rapamycin, ein Hemmstoff des PKB-Targets mTOR hatte keinen Effekt. Überexpression von GSK-3ß verringerte die HIF-1a Proteinmenge und hemmte die Luc-Aktivität in HRE-Luc transfizierten Zellen. Dieser Effekt war posttranskriptional bedingt und in einem Two-Hybrid-Assay konnte gezeigt werden, dass die Responsivität von HIF-1a gegenüber der GSK-3ß durch die N-terminale Transaktivierungsdomäne vermittelt wird. Innerhalb dieser Domäne befindet sich eine GSK-3-Zielsequenz. Mutation des Serins oder des Threonins innerhalb dieser Sequenz verhinderte dann die Regulation durch die GSK-3ß.

Schlussfolgerung: Die Insulin-abhängige Aktivierung der PAI-1 Expression kann durch den PI3K/PKB/GSK-3 Signalweg über die Stabilisierung des Transkriptionsfaktors HIF-1 vermittelt werden.

Key words

GSK-3 - Hypoxie - Insulin - PAI-1