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Medizin
17. April 2012

Intervention in Signalnetzwerke des Insulinstoffwechsels

Freiburger Forschende haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Newcastle University in Newcastle Upon Tyne/Großbritannien den Mechanismus ergründet, mit dem Insulin den Stoffwechselregulator mammalian Target Of Rapamycin (mTOR) aktiviert. Er ist das Zielmolekül für mehrere Krebsmedikamente und spielt eine wichtige Rolle bei der zellulären Stoffwechselregulation. mTOR ist zentraler Angriffspunkt zur Behandlung alterungsbedingter Erkrankungen wie Krebs, Typ II Diabetes und neurodegenerativer Krankheiten.
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Der Stoffwechselregulator mTOR ist Bestandteil der Proteinkomplexe mTORC1 und mTORC2, die unterschiedliche Funktionen im Insulinstoffwechsel erfüllen. Wie Insulin mTORC1 aktiviert, ist gut erforscht. Obwohl unstrittig ist, dass auch mTORC2 auf Insulin antwortet, wird der zugrunde liegende Mechanismus in der Literatur kontrovers diskutiert. Mehrere Feedback-Mechanismen im mTOR-Signalnetzwerk erschweren dessen Erforschung. In der Vergangenheit waren komplexe experimentelle Ansätze erforderlich, die mit der natürlichen Signalweiterleitung interferierten. Dadurch kamen Wissenschaftler aus aller Welt zu Die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg erreicht in allen Hochschulrankings Spitzenplätze. Forschung, Lehre und Weiterbildung haben in Bundeswettbewerben das „Exzellenz“-Siegel erhalten. Mehr als 22.000 Studierende aus über 100 Nationen sind in 160 Studiengängen eingeschrieben. Etwa 5.000 Lehrkräfte sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in der Verwaltung engagieren sich – und erleben, dass Familienfreundlichkeit, Gleichstellung und Umweltschutz hier ernst genommen werden. unterschiedlichen Schlüssen in Bezug auf die mTORC2-Aktivierung durch Insulin.

Dr. Kathrin Thedieck, Abteilung Bioinformatik und Molekulare Genetik unter Leitung von Prof. Dr. Ralf Baumeister an der Universität Freiburg, ist Mitglied des Exzellenzclusters BIOSS und des Zentrums für Systembiologie. Ihre Freiburger Nachwuchsforschergruppe wählte einen systembiologischen Ansatz. Dieser kombiniert Experimente und computergestützte Modellierung. Die Forscher können so das mTOR-Netzwerk unter minimalen Eingriffen in die Zelle untersuchen. Mit dem datengestützten mathematischen Modell des mTOR-Signalnetzwerks können sie die Signaldynamiken simulieren und deren Antwort auf Eingriffe vorhersagen. Piero Dalle Pezze von der Newcastle University/Großbritannien und Annika Sonntag vom Institut für Biologie III der Universität Freiburg und ihren Kolleginnen und Kollegen gelang es mit experimenteller Überprüfung der Modellvorhersagen, einen neuen Aktivierungsweg für mTORC2 aufzuzeigen. Darüber hinaus beschrieben sie erstmals einen Mechanismus zur Insulinantwort von AMPK, eines Zielmoleküls für das Diabetesmedikament Metformin. Das detaillierte Verständnis der mTORNetzwerkstrukturen ist Grundlage für die Entwicklung personalisierter Behandlungsansätze. Es ermöglicht die Vorhersage der Wirkung von Medikamenten, die gezielt in das Insulin-mTOR-Netzwerk eingreifen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie die EU unterstützen das Projekt. Die Ergebnisse sind in „Science Signaling“ und „The FEBS Journal“ veröffentlicht.

Literaturhinweis:
P. Dalle Pezze, A. G. Sonntag et al.: A Dynamic Network Model of mTOR
Signaling Reveals TSC-Independent mTORC2 Regulation. SCIENCE
Signaling (2012) 27 March Vol 5 Issue 217 ra25, DOI:
10.1126/scisignal.2002469

Quelle: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg


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