Drosophila melanogaster body fat regulation by store-operated calcium entry
Final Report Abstract
Ausgangspunkt des geförderten Projektes war unser Befund, dass die akute Reduktion der Genfunktion von Stromal interaction molecule (Stim) im Fettspeichergewebe adulter Drosophila Fliegen zu Speicherfettakkumulation führt. Da Stim für den Ca2+ Sensor des endoplasmatischen Retikulums kodiert und damit eine Schlüsselkomponenten des sog. store-operated calcium entries darstellt, stand zu vermuten, dass die beobachtete Adipositas auf eine Störung des intrazellulären Kalziums (iCa2+) verursacht wird, einem universellen sog. second messenger. Zielsetzung unser Studie war die detailliertere Beschreibung und das funktionelle Verständnis des Stim-abhängigen Adipositas-Phänotyps auf organismischer, zellulärer und molekularer Ebene. Zum Erreichen dieses Zieles haben wir zunächst ein gewebespezifisches in vivo Geninterferenzsystem etabliert, mit dem wir die Stim Genfunktion ab einem frei wählbaren Entwicklungszeitpunkt chronisch reduzieren können. Damit konnten wir zeigen, dass die Fehlfunktion von Stim als weitgehend universeller Auslöser von Adipositas in Fliegen fungiert. Diese Form von Adipositas betrifft spezifisch Speicherfette aber nicht Kohlenhydrate, führt zu Hypertrophy des Fettspeichergewebes und einer Zunahme der Speicherfettsynthese, sowie zu Übergewicht, Kurzlebigkeit, Einschränkung der körperlichen Leistungsfähigkeit, einer reduzierten Stoffwechselrate der Fliegen und wird von Hyperphagie begleitet und befördert. Weiterführende genetische, physiologische und zellbiologische Evidenzen untermauern die Annahme, dass die Interferenz mit der Stim Genfunktion die Signaltranduktion des sog. Adipokinetischen Hormons im Fettspeichergewebe reduziert, des zentralen katabol-systemischen Signals des Speicherfettstoffwechsels in Drosophila. Einen abschließende, vergleichende Transkriptomanalyse zwischen dem Fettspeichergewebe Stim-abhängig adipöser und dem normaler Fliegen dokumentiert eine komplexe Veränderung des Genexpressionprofils. Bemerkenswerterweise sind auch Gene differentiell exprimiert, die für mutmaßlich nicht-zellautonom fungierende Proteine kodieren. Die funktionelle Analyse dieser Kandidatengene für die metabolische Integration zwischen den Organen der Fliege wird ebenso Inhalt zukünftiger Studien sein wie die Frage, ob Stim-abhängige Adipositas auch bei Säugetieren bis hin zum Menschen auftritt.
Publications
- (2014): Gαq, Gγ1 and Plc21C control Drosophila body fat storage. Journal of Genetics and Genomics 41 (5), 283- 292
Baumbach, J., Xu, Y., Hehlert, P. and Kühnlein, R.P.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jgg.2014.03.005)
