Untersuchungen zur Regulation des Natrium-Iodid-Symporters (NIS)und der Thyreoperoxidase (TPO) durch die sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs)

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2014

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-16599

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Eine Dysfunktion des Natrium-Iodid-Symporters (NIS) oder der Thyreoperoxidase (TPO) führen zu einer beeinträchtigten Synthese der Schilddrüsenhormone, aus der das klinische Bild der Hypothyreose hervorgeht. Transkriptionell reguliert werden die Gene des NIS und der TPO primär über das Thyreotropin (TSH, Thyreoidea stimulierendes Hormon), jedoch mehren sich die Hinweise, dass die Gene des NIS und der TPO auch einer TSH-unabhängigen Regulation unterliegen. Erste Untersuchungen deuten auf eine mögliche Rolle der sterol regulatory element-binding proteins (SREBPs) in der Regulation des NIS und der TPO hin. Das Ziel dieser Arbeit war, zu untersuchen, ob die Gene des NIS und der TPO in einer SREBP-isoformspezifischen Weise reguliert werden, und die Identifizierung ein oder mehrerer funktioneller SREBP-responsiver Elemente in den regulatorischen Regionen beider Gene. RNA-Interferenz-Experimente in thyroidalen FRTL-5-Zellen zeigten eine SREBP-isoformunspezifische Regulation des NIS- und TPO-Gens, basierend auf der Beobachtung, dass der sequenzspezifische knockdown von SREBP-1 und SREBP-2 zu einer Suppression des NIS und der TPO führte. Zudem bestätigten die in HepG2-Zellen durchgeführten Reportergenstudien die direkte SREBP-abhängige Regulation beider Gene. Nach Überexpression des aktiven SREBP-1c und des aktiven SREBP-2 konnten die generierten NIS-und TPO-Reportergene transaktiviert werden. In den folgenden Deletions- und Mutationsanalysen konnte ein kritisches SREBP-responsives Bindungselement in der 5´-untranslatierten Region (5´-UTR) des NIS-Gens und ein überlappendes SREBP-responsives Element im ersten Intron des TPO-Gens lokalisiert werden. Deren funktionelle Bedeutung konnte zusätzlich durch den Nachweis einer in vitro- und in vivo-Bindung von SREBP-1c/-2 erhärtet werden. Ferner erbrachte der Sequenzvergleich der 5´-UTR des NIS-Gens und des ersten Introns des TPO-Gens, einschließlich der identifizierten funktionellen SREs, zwischen Ratte und Maus eine hohe Homologie, was demnach auf eine wichtige regulierende Funktion dieser Regionen hindeutet. Neben der beschriebenen transkriptionellen Regulation des NIS-Gens durch die SREBPs konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass Sterole Einfluss auf die Schilddrüsenhormonsynthese nehmen können, da nach sterol-induzierter Inhibierung der aktiven SREBPs in den thyroidalen FRTL-5-Zellen die NIS-spezifische Iodidaufnahme moderat vermindert werden konnte. Die Identifizierung des NIS und der TPO als direkte Zielgene der sterolsensitiven SREBPs zeigt einen neuartigen Regulationsweg. Somit stellen SREBPs potenzielle Zielstrukturen für zukünftige therapeutische Interventionen bei Schilddrüsendysfunktionen, wie etwa eine Hypothyreose, dar.

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