XBP-1s (spliced form of x-box binding protein-1) proteininin TSC (tuberous sclerosis complex) eksikliğinde insülin hassasiyetinin düzenlenmesindeki rolü

Abstract

İnsülin hassasiyetinin azalması, yani insülin direnci, Türkiye'de ve dünyada insan sağlığını tehdit eden obezite ve tip 2 diyabet gibi birçok metabolik bozukluğun altında yatan en önemli nedenlerden biridir. Beyin, böbrek ve deri gibi çeşitli organlarda selim tümörlere neden olan, otozomal dominant kalıtımlı tuberoz sklerozis (TSC) hastalığında da birçok metabolik bozukluk ve insülin direnci görülür. Metabolik bozukluklar ile insülin direnci arasındaki moleküler köprü ER yoluyla kurulmuştur. ER, protein modifikasyonlarının ve lipit sentezinin gerçekleştiği önemli bir organeldir. Proteinlerin aşırı sentezi, mutant protein üretimi ve lipit metabolizmasındaki bozukluklar gibi nedenlerle ER'un işlevinin bozulması ?ER stresi? ile sonuçlanır ve insülin direnci gelişimine neden olur. ER stresi, ?katlanmamış protein cevabı (UPR-unfolded protein response)? olarak adlandırılan sinyal yolunu aktive eder. UPR aktivasyonu sonucunda, ER homeostazisinin düzenlenmesinde çok önemli rolü olan bir transkripsiyon faktörü XBP-1s sentezlenir. XBP-1s, ER'un katlama kapasitesini, lümen hacmini ve ?ER ile ilişkili protein yıkımı (ERAD-ER associated degredation)?nı artırır ve böylece insülin hassasiyetinin artmasını sağlar. Tuberoz sklerozis genlerinin (TSC1 veya TSC2) eksikliğinde, hücre büyümesini kontrol eden mTOR sinyal yolu aktive olur. mTOR'un kalıcı aktivasyonu aşırı protein sentezine neden olur. Bunun sonucunda ER stresi gelişir ve insülin direnci oluşur.Tez çalışmasında, XBP-1s'nin aşırı ekspresyonunun, TSC2-/- MEF hücrelerinde gelişen insülin hassasiyetindeki azalmayı tersine çevirip çeviremeyeceği araştırıldı. Bu amaçla, insülin sinyal iletiminde rol oynayan IR, IRS1 ve IRS2 proteinlerinin tirozin fosforilasyonlarındaki değişimlere bakıldı. Yapılan deneyler sonucunda IRS1'in fosforilasyonunda anlamlı bir artış olduğu gösterildi. IR'nin fosforilasyonunda, IRS1'e oranla daha az bir artış gözlenirken, IRS2 fosforilasyonunda değişim olmadığı bulundu. XBP-1s'in etkisini mTOR'u baskılayarak gösterip göstermediğini görmek amacı ile aynı hücrelerde bir mTOR sinyal yolu proteini olan S6 proteininin fosforilasyonuna bakıldı. Yapılan deney sonucunda S6 fosforilasyonunda değişim olmadığı gösterildi.

Decrease in insulin sensitivity, insulin resistance development, is the major cause of various metabolic disorders, such as obesity and type 2 diabetes, that severely threat human health in Turkey and allover the world. Tuberous sclerosis, which is inherited in autosomal dominant manner and characterized by benign tumors in various organs such as brain, kidney and skin, also manifests various metabolic complications and insulin resistance. The molecular link between metabolic disorders and insulin resistance is established by ER, which plays crucial roles in protein modifications and lipid biosynthesis. Perturbations of ER function by excess protein synthesis, increased mutant protein load and defects in lipid metabolism result in ER stress and insulin resistance development. ER stress activates a complex signaling pathway called ?unfolded protein response-UPR?. UPR activation results in the synthesis of XBP-1s, a major protein in the regulation of ER homeostasis. XBP-1s increases ER protein folding capacity, lumen size and ER associated degradation (ERAD) and hence, increases insulin sensitivity. Loss of tuberous sclerosis genes (TSC1 or TSC2) results in the activation of mTOR pathway, which regulates cellular growth. Constitutive activation of mTOR causes excess protein folding demand on ER and results in ER stress and insulin resistance development.In this study, to examine whether overexpression of XBP-1s in TSC2-/- MEF cells would correct decreased insulin sensitivity, tyrosine phosphorylation levels of insulin signaling pathway elements IR, IRS1 and IRS2 proteins were investigated. It was shown that overexpression of XBP-1s significantly increased IRS1 phosphorylation, slightly increased IR phosphorylation and had no effect on IRS2 phosphorylation levels. To examine whether XBP-1s shows its effect by inhibiting mTOR activation, the phosphorylation level of an mTOR pathway protein, S6, was investigated. It was shown that XBP-1s overexpression did not alter S6 phosphorylation level.