Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Medizinische Biochemie und Molekularbiologie

Betreuer: Prof. Dr. Simone Erika Baltrusch



Msc. Magdalena Otte
(e-mail: magdalena.otte@googlemail.com )

Einfluss des mitochondrialen Teilungsfaktors Drp1 auf die Struktur und Funktion der Betazelle

Mitochondrien sind aufgrund ihrer essentiellen Funktion zum Erhalt der Energiehomöostase, wichtige Bestandteile nahezu aller Zellen. Dysfunktionen, insbesondere die Beeinträchtigung der mitochondrialen Dynamik, bedingen unterschiedliche Pathogenesen, wie den Diabetes mellitus Typ 2. Daher wurde in insulinproduzierenden MIN 6 Betazellen die Rolle des mitochondrialen Teilungsmediators Drp1 untersucht. Ein besonderer Fokus lag dabei auf dem chemischen Drp1 Inhibitor mdivi-1. Da als potentielles Therapeutikum die Spezifität der Substanz kontrovers diskutiert wird, wurden zwei stabile Klone mitgeführt: die etablierte Drp1 Negativmutante K38A und eine Drp1 Überexpression. Analysen auf Gen- und Proteinexpressionsebene, zur mitochondrialen Struktur und Vitalität, der Autophagie. ATP/ADP Ratio und Insulinsekretion, ermöglichten die Schlussfolgerung, dass mdivi-1, wie die Negativmutante K38A, Betazellen über die Induktion eines stark fusionierten mitochondrialen Netzwerks beeinflusst. Allerdings zeigt nur mdivi-1 eine gesteigerte Glucosesensitivität. Da auch die Expression von Komplexen der oxidativen Phosphorylierung verändert war, scheint mdivi-1 auch in Betazellen weitere Zielstrukturen zu beeinflussen.

Mitochondria are key components of almost all cells due to their important function in maintaining energy homeostasis. Dysfunctions in particular the impairment of mitochondrial dynamics, cause various pathogeneses such es type 2 diabetes mellitus. Therefore, the role of the mitochondrial fission factor Drp1 was investigated in insulin-producing MIN6 beta cells. A special focus was placed on the chemical Drp1 inhibitor mdivi-1. Since the specificity of the substance is controversially discussed as a potential therapeutic agent, two stable clones were included: the established Drp1 negative mutant K38A and an overexpression of the native protein. Analyses at the gene and protein expression levels, mitochondrial structure and viability, autophagy, ATP/ADP ratio and insulin secretion, allowed the conclusion, that mdivi-1, like the dominant-negative mutant K38A, affects beta cells via the induction of a highly fused mitochondrial network. However, only mdivi-1 induced increased glucose sensitivity. Since the expression of oxidative phosphorylation complexes was also altered, mdivi-1 appears to influence other target structures in beta cells as well.