WSR078 Phosphoinositide bei Stoffwechselkrankheiten PIPMet - Interview mit Prof. Dr. Volker Haucke

In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Volker Haucke, einem der Direktoren des Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP) und Leiter der Abteilung Molekulare Pharmakologie und Zellbiologie.

Portrait Volker Haucke
Volker Haucke; Quelle Wirkstoffradio

Nachdem Volker in der Episode WSR052 schon einmal von Bernd über Membranen und Membrandynamik befragt wurde, widmen sie sich in dieser Episode den Phosphoinositiden.
Phosphoinositide (PIPs) sind Phospholipide, die in Membranen vorkommen und dort für die Steuerung verschiedener Prozesse verantwortlich sind. Das genaue Aufgabenspektrum und der Ablauf dieser Mechanismen sind allerdings bislang nur sehr rudimentär verstanden.
Um besser zu verstehen, wie PIPs in verschiedene Stoffwechselprozesse eingreifen und wie diese zusammenhängen, haben Wissenschaftler:Innen
des FMP, des DIfE und des ISAS einen Antrag bei der Leibniz-Gemeinschaft im Rahmen des Programms „Leibniz Kooperative Exzellenz“ gestellt. Bei  der Beschreibung des Antrags, geht Volker nicht nur auf die wissenschaftlichen Vorarbeiten und die anstehenden Arbeiten ein, sondern beschreibt auch, welche Ziele diese Arbeiten verfolgen und welche Auswirkungen sie auf Therapien in der Zukunft haben könnten.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Leibniz-Kooperative Exzellenz

Was sind Phosphoinositide

Struktur von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat.
Struktur von Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat: Die beiden namensgebenden Phosphatgruppen sind rot markiert. Die grün markierte OH-Gruppe kann ebenfalls noch phosphoryliert werden. Der Cyclohexanbaustein ist über ein weiteres Phosphat (blau) an ein Glycerin (cyan) gebunden. Die beiden verbleibenden Alkoholgruppen sind mit Fettsäuren unterschiedlicher Länge R (gelb) verestert. Quelle: NEUROtiker, Public domain, via Wikimedia Commons.

Phosphoinositide in der Membran

Isomere der Phosphoinositide

Aufgaben der Phosphoinositide

Ausgangspunkt des Antrages

    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Katharina Ketel, Michael Krauss, Anne-Sophie Nicot, Dmytro Puchkov, Marnix Wieffer, Rainer Müller, Devaraj Subramanian, Carsten Schultz, Jocelyn Laporte & Volker Haucke. A phosphoinositide conversion mechanism for exit from endosomes; Nature 529, 408–412 (2016).  DIO: 10.1038/nature16516
    • Acetyl-Coenzym A – Wikipedia Artikel

Aufgabenbereich des ISAS

    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Idevall-Hagren O and De Camilli P.; Detection and manipulation of phosphoinositides. Biochim Biophys Acta; 1851(6): 736-45. (2015). doi: 10.1016/j.bbalip.2014.12.008.
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Hilaire Yam Fung Cheung, Cristina Coman, Philipp Westhoff, Mailin Manke, Albert Sickmann, Oliver Borst, Meinrad Gawaz, Steve P. Watson, Johan W. M. Heemskerk, and Robert Ahrends. Targeted Phosphoinositides Analysis Using High-Performance Ion Chromatography-Coupled Selected Reaction Monitoring Mass Spectrometry. J Proteome Res 20, 3114-3123 (2021); doi: 10.1021/acs.jproteome.1c00017
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Peng B, Geue S, Coman C, Münzer P, Kopczynski D, Has C, Hoffmann N, Manke MC, Lang F, Sickmann A, Gawaz M, Borst O, Ahrends R. Identification of key lipids critical for platelet activation by comprehensive analysis of the platelet lipidome. Blood.  132(5), e1-e12 (2018).doi: 10.1182/blood-2017-12-822890.
    • Kalibrierung – Wikipedia Artikel
    • Säulenchromatographie – Wikipedia Artikel

Aufgabenbereich des DIfE

    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Sofiya Gancheva, Meriem Ouni, Tomas Jelenik, Chrysi Koliaki, Julia Szendroedi, Frederico G. S. Toledo, Daniel F. Markgraf, Dominik H. Pesta, Lucia Mastrototaro, Elisabetta De Filippo, Christian Herder, Markus Jähnert, Jürgen Weiss, Klaus Strassburger, Matthias Schlensak, Annette Schürmann & Michael Roden.  Dynamic changes of muscle insulin sensitivity after metabolic surgery. Nat Commun 10, 4179 (2019). doi: 10.1038/s41467-019-12081-0
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Pascal Gottmann, Meriem Ouni, Sophie Saussenthaler, Julian Roos , Laura Stirm, Markus Jähnert, Anne Kamitz, Nicole Hallahan, Wenke Jonas, Andreas Fritsche, Hans-Ulrich Häring, Harald Staiger, Matthias Blüher, Pamela Fischer-Posovszky, Heike Vogel, Annette Schürmann. A computational biology approach of a genome-wide screen connected miRNAs to obesity and type 2 diabetes. Mol Metab.; 11:145-159 (2018) doi: 10.1016/j.molmet.2018.03.005.
    • Biomedizin – Wikipedia Artikel
    • Präklinische Studie – Wikipedia Artikel
    • Tiermodell – Wiktionary

Präzision der Messung

Aufgabengebiet des FMP

    • wissenschaftlicher Artikel (open access):  York Posor, Wonyul Jang, Volker Haucke. Phosphoinositides as membrane organizers. Nat Rev Mol Cell Biol. 23(12):797-816 (2022) doi: 10.1038/s41580-022-00490-x
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Tamas Balla. Phosphoinositides: tiny lipids with giant impact on cell regulation. Physiol Rev.; 93(3):1019-137 (2013) doi: 10.1152/physrev.00028.2012

Exkurs Lysosom

Betrachtung der Mechanismen

Laufzeit des Antrages

Der Antrag läuft insgesamt 3 Jahre.

Wie kam der Antrag zustande

Exkurs MS

Phosphoinositole bei Adipositas

Start und Ausgestaltung des Antrages

Hauptziele des Antrages

    1. Etablierung der PIP Analytik.
    2. Verifizierung der Methoden auf Zell- und Organismus-Ebene.
    3. Metabolische Veränderung der PIPs.

Behandlung von Adipositas und Diabetes II

    1. Adressierung weiterer PIP Kinasen in der Pharmakologie
    2. Erschließung der PIP Phosphatasen als neue pharmakologische Ziele
    3. Beschreibung unterschiedlicher therapeutischer Mechanismen unter  Berücksichtigung der Nährstoffzufuhr ( Beispiel: Tumorwachstum bei ketogener Ernährung)
    4. Identifizierung neuer pharmakologischer Ziele in Abhängigkeit der Nährstoffzufuhr.

Auswirkungen der Forschung auf das gesunde Altern

Komplexität in der pharmakologischen Forschung

Wir bedanken uns ganz herzlich bei Prof. Dr. Volker Haucke für die Zeit und seine Erläuterungen zu dem Antrag.

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Bernd Rupp
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