Eine verstärkte Expression von Mid51 führt zu einer veränderten mitochondrialen Dynamik und einem Defekt der Autophagie in Beta-Zellen

 

Fragestellung:

Mitochondrien bilden ein tubuläres Netzwerk, welches sich ständig teilt und fusioniert. Die Balance dieser Mitochondriendynamik ist essentiell für die Aufrechterhaltung der Beta-Zell Funktion. Der mitochondriale Elongationskaktor 51 (Mid51) reguliert die mitochondriale Teilung durch Rekrutierung des Dynamin-Related Protein 1 (Drp1), um die Einschnürung der Mitochondrienmembran zu ermöglichen. Wird dieser Prozess in Beta-Zellen gestört, so kommt es zu morphologischen Veränderungen und funktionellen Störungen. Der Abbau von defekten Mitochondrien wird durch Autophagie reguliert, die bei einer Vielzahl von Erkrankungen gestört ist und eine Anreicherung von defekten Mitochondrien bewirkt. Ziel dieser Studie war es, die Rolle von Mid51 bei der mitochondrialen Teilung und dessen Einfluss auf die Autophagie in Beta-Zellen zu untersuchen.

Methodik:

Eine Überexpression von Mid51 in MIN6 Zellen wurde mithilfe des pcDNA3.1 Expressionsvektors erreicht. Die Insulinsekretion wurde mittels ELISA bestimmt. Für die Analyse des mitochondrialen Membranpotentials wurde TMRE verwendet. Die mitochondriale Struktur wurde mithilfe von MTGreen analysiert. Zur Detektion der der Autophagosomen wurde der Marker LC3 verwendet.

Ergebnisse:

Die kontrolltransfizierten MIN6 Zellen zeigten eine homogene Netzwerkstruktur, die nach Überexpression von Mid51 zur Fragmentierung und Clusterbildung von Mitochondrien führte. Nach Überexpression von Mid51 waren die glukosestimulierte-Insulinsekretion und das mitochondriale Membranpotential im Vergleich zu kontrolltransfizierten Zellen signifikant vermindert. Die Analyse von LC3 zeigte keinen Unterschied zwischen den kontrolltransfizierten und Mid51 überexprimierenden Zellen.

Schlussfolgerung:

Durch Überexpression von Mid51 in Beta-Zellen kommt es zu einem Ungleichgewicht von Fusions- und Teilungsprozessen. Aufgrund fehlender verstärkter Autophagie der fragmentierten Mitochondrien, kommt es zur Clusterbildung, was mit einer Beta-Zell Dysfunktion einhergeht.