Adipositas: In vivo Expressionsstudien über den Adipositas Faktor DOR und Studien zur Translationskontrolle in der frühen Adipogenese
Obesity: In vivo expression studies about the obesity factor DOR and studies of translational control in early adipogenesis
by Carolin Fromm-Dornieden
Date of Examination:2012-04-20
Date of issue:2012-05-22
Advisor:Dr. Bernhard G. Baumgartner
Referee:Prof. Dr. Burkhard Morgenstern
Referee:Prof. Dr. Dr. Bertram Brenig
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1482
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Abstract
English
In this thesis, mechanisms for the onset of obesity were investigated. Expression studies were performed to analyse the obesity related factor DORin an animal model and a possible effect of translational control in early adipogenesis was proofed in a cell model. Differences in DOR expression were measured in diverse types of adipose and muscle tissue by qPCR. To test short term influences on DOR expression by nutritional factors, mice were fed different fat rich diets with 18% or 80% fat content for one week. Afterwards, DOR expression was compared to normal fed animals. Additionally, changes in DOR expression was investigated in genetically obese mice compared to control animals. For this, tissues derived from young (45 days old) and adult (100 days old) animals. Changes in DOR expression of mice fed a fat rich diet were influenced by the dietary fat content, the type of investigated tissue and sex of the animals. For genetically obese mice there was also a significant influence of sex on DOR expression observed. But no significant differences in DOR expression were detected between young and older mice. DOR might be part of a defence mechanism against fat storage in high fat diets or obesity. In the second part of this work changes in translational levels were investigated in early adipogenesis, 6 hours after hormonal induction, in 3T3-L1 cells. mRNAs attached to ribosomes (polysomal mRNAs) were separated from unbound mRNAs by velocity sedimentation. Pools of polysomal and unbound mRNA fractions were analyzed by microarray analysis. After six hours of adipogenesis, 43 up-regulated and 2 down-regulated genes were identified in 3T3-L1 cells. Up-regulated genes comprised factors that act on the regulation of cell cycle, transcription or translation. The translation initiation factor eIF4B and various ribosomal proteins belong to the up-regulated factors. These enable modifications in translation rate via alteration of translational activity. We conclude that a moderate reorganisation of the functionality of the ribosomal machinery and translational activity are very important steps for growth and gene expression control in the initial phase of adipogenesis.
Keywords: Obesity; Adipogenesis; <i>DOR</i>; high fat diet; genetically induced obesity; 3T3-L1 cells; translational control
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In der vorliegenden Arbeit wurden
Grundlagen zur Entstehung einer Adipositas erforscht. Dies erfolgte
über Expressionsstudien des Adipositasfaktors DORim
Tiermodell sowie durch eine Studie zur Translationskontrolle in der
frühen Adipogenese im Zellmodell. Im ersten Teil der Arbeit wurden
in vivo Expressionsstudien des Adipositas Faktors DOR
mittels q-PCR durchgeführt. Dafür wurden Fett- und Muskelgewebe von
fettreich gefütterten Tieren oder genetisch dicken Mäusen sowie
entsprechender Kontrolltiere verwendet. Um einen Einfluss von
fettreicher Nahrung auf die DOR-Expression zu untersuchen
wurden die Tiere für eine Woche mit einer Diät gefüttert, welche
einen Fettanteil von 18% oder 80% enthielt. Bei den Mäusen mit
einer genetisch bedingten Adipositas wurde die
DOR-Expression in zwei verschiedenen Altersstufen, 45 und
100 Tage nach der Geburt, gemessen. Veränderungen in der
DOR-Expression zwischen fettreich gefütterten Mäusen und
Kontrolltieren wurden durch die Höhe des Fettgehaltes der Diät, den
untersuchten Gewebetyp, sowie das Geschlecht der Tiere beeinflusst.
Bei den Mäusen mit genetisch bedingter Adipositas wurde ebenfalls
ein Einfluss des Geschlechtes der untersuchten Tiere auf die
DOR expression beobachtet. Zwischen den zwei untersuchten
Altersgruppen konnten keine Unterschiede in der Expression von
DORfestgestellt werden. Möglicherweise ist DORTeil
eines Schutzmechanismus gegen eine vermehrte Einlagerung von
Körperfett bei fettreichen Diäten. Für den zweiten Teil der Arbeit
wurden Veränderungen in der Translationsrate in 3T3-L1 Zellen in
der frühen Adipogenese, 6 Stunden nach hormoneller Induktion,
bestimmt. mRNAs, die nicht mit Ribosomen besetzt sind (freie RNAs)
werden nicht translatiert und haben eine geringere Dichte als
mRNAs, welche mit Ribosomen besetzt sind (polysomale mRNAs) und
folglich translatiert werden. Die Auftrennung der mRNAs aus 3T3-L1
Zell-Lysat erfolgte über eine Dichtegradientenzentrifugation. Durch
eine anschließende Microarray-Analyse wurde die Identifikation
polysomaler mRNAs ermöglicht. Es wurden 43 Gene identifiziert,
deren Translationsrate in der frühen Adipogenese heraufreguliert
wurde, während sie bei zwei Genen herabreguliert war. Diese
alternativ regulierten mRNAs sind involviert in die Kontrolle von
Zellzyklus, Transkription und Translation. Zu den heraufregulierten
Faktoren gehören der Translations-Initiationsfaktor eIF4B
und eine große Anzahl an ribosomalen Proteinen. Diese ermöglichen
eine Modifikation der Translationsrate durch eine Veränderung der
Translationsaktivität. Das erlaubt die Schlussfolgerung, dass eine
moderate
Schlagwörter: Adipositas; Adipogenese; <i>DOR</i>; fettreiche Diät; genetisch bedingte Adipositas; 3T3-L1 Zellen; Translationskontrolle