Das Wechselspiel zwischen Insulin-Signalisierung und Mitochondrien-Funktion
Neue Profiling-Technologien haben die Biomedizin erobert und erzeugen eine noch nie da gewesene Fülle von Daten. Für die Integration von Netzwerkinformationen in sinnvolle Modelle sind rechnerische Werkzeuge für das Data Mining erforderlich. Der Typ 2-Diabetes hat epidemische Proportionen erreicht. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass Veränderungen in der mitochondrialen Funktion die Entwicklung von Insulinresistenz auslösen können und umgekehrt die Insulin-Signalisierung einen direkten Einfluss auf die mitochondriale Funktion hat. Um dieses Zusammenspiel zu klären, untersuchte das EU-finanzierte Projekt MITIN (Integration of the system models of insulin signalling and of mitochondrial function and its application in the study of complex diseases) mitochondrial abhängige Mechanismen, die für die Entwicklung von Insulinresistenz verantwortlich sind. Das Konsortium folgte einem systembiologischen Ansatz und schuf computerbasierte Werkzeuge, um komplexe biologische Systeme und regulatorische Netzwerke zu studieren. Die Forscher entwickelten ein rechnerisches Rahmenwerk, das vorhandenes Wissen über Genexpression, Proteine oder Metaboliten von Insulin-Signalisierung und mitochondrialen Prozessen zusammenführte. Daten, die während des MITIN-Projekts durch Transkriptomik und Lipidomikanalyse generiert wurden, wurden ebenfalls in das Rahmenwerk aufgenommen. Der Fokus auf die Lipidprofile beruhte auf der Fähigkeit von Insulin und Mitochondrien, den Lipidstoffwechsel zu modifizieren und die Rolle der Lipide in der Insulinsensitivität zu bestimmen. Das erzeugte Computer-Tool erlaubte die funktionale Assoziation zwischen den beiden Prozessen, die unter spezifischen hypothesengetriebenen Studien an Säugetierzellen, Mäusen und Drosophila getestet wurden. Die Wissenschaftler untersuchten die Wirkung von spezifischen Störungen im Insulin-Signalweg auf die mitochondriale Funktion und sowie von primären Defekten in der Mitochondrien-Funktion auf die Insulin-Signalisierung. Dieses Tool ermöglichte es den Wissenschaftlern, verschiedene komplexe metabolische und regulatorische Szenarien bei Krankheitsbedingungen zu simulieren und die molekularen Störungen zu identifizieren. Insgesamt zeigte das computergestützte MITIN-Tool, dass es auf menschliche Diabetes oder verwandte Erkrankungen übertragen werden kann. Die im Rahmen von MITIN entdeckten Assoziationen werden hochwertige Ziele für die Behandlung komplexer Erkrankungen wie Diabetes, Fettleibigkeit und dem metabolischen Syndrom generieren.
Schlüsselbegriffe
Insulin-Signalisierung, Mitochondrien, Typ-2-Diabetes, MITIN, rechnerisches Rahmenwerk
