Die Rolle von SREBP2 und ferner INSIG während der Embryonalentwicklung von Xenopus laevis

Abstract

Die Regulation des Cholesterinspiegels erfolgt in der Zelle über einen streng regulierten Feedbackmechanismus, der über das Zusammenspiel verschiedener Faktoren ermöglicht wird. Zwei wichtige Gruppen stellen dabei (a) die sterol regulatory element binding proteins (SREBP) dar, die als Transkriptionsfaktoren die Sterolbiosynthese auf transkriptioneller Ebene steuern und (b) insulin-induced genes (INSIG), welche die Aktivität von SREBP sowie die sterol-abhängige Degradierung des Biosyntheseenzyms HMG-CoA-Reduktase steuern. Die Aufrechterhaltung der Cholesterinhomöostase ist für den adulten Organismus relativ gut untersucht, allerdings ist die Bedeutung der Cholesterinhomöostase für die Embryogenese weitestgehend unverstanden. Im Rahmen der Promotion wurde der südafrikanische Krallenfrosch Xenopus laevis als Modellorganismus ausgewählt, um die in dem Cholesterinregulationsprozess involvierten Faktoren SREBP2 sowie INSIG1 und INSIG2 aus entwicklungsbiologischer Sicht zu untersuchen und zu charakterisieren. Alle drei Gene wurden in Xenopus laevis sowohl maternal als auch in der späten Neurogenese sowie während der Organogenese exprimiert. Der Funktionsverlust von SREBP2 führte zu Embryonen die eine gekrümmte Körperachse aufwiesen, welcher aus vermehrten Apoptosevorgängen hervorging. Weiterhin führte dieser zu einer teilweisen Unterdrückung der Neurogenese sowie der Gehirnentwicklung, was zeigt, dass de novo synthetisiertes Cholesterin gerade für diese embryonalen Prozesse essentiell ist.

The regulation of cell cholesterol levels requires a regulated feedback mechanism which is achieved by interaction of different factors. Two important groups are (a) sterol regulatory element binding proteins (SREBP), which are transcription factors that control the sterol synthesis on transcriptional level and (b) insulin-induced genes (INSIG), which are controlling both the activity of SREBP and the sterol-dependent degradation of the biosynthetic enzyme HMG-CoA reductase. The maintenance of cholesterol homeostasis in the adult organism had been studied in great detail before, but the role of SREBP and INSIG1/INSIG2 during embryogenesis is not yet understood completely. In this thesis, the south african clawed frog Xenopus laevis was used as model organism to study the cholesterol regulation involved factors SREBP2, INSIG1 and INSIG2 from developmental biology point of view to investigate and to characterize them. As an important result, all three genes were maternally expressed in Xenopus laevis, also in the late neurogenesis and organogenesis. The SREBP2 loss of function led to bent-axis formations caused by increased apoptosis. In addition it raised a partial suppression of neurogenesis and also brain development which showed that de novo synthesized cholesterol is essential for these embryonic processes.