Tuore väitöskirja rasva-aineenvaihdunnan alueelta. Geenivariantti PNPLA3 Alttius maksatauteihin.

Väitöskirjan tekijä on Carlo Pirazzi. 
Väitöskirjan nimi on Molecular genetics of patatin-like phospholipase domain-containing 3,  and chronic liver disease
Väitöstilaisuus on ollut tällä viikolla. Tiedekuntaopponenttina toimi professori Frank Lammert Saksasta.

Työn osat I-III ovat seuraavat:
I  Patatin-like phospholipase domain-containing 3 (PNPLA3)  Ile(148) Met (rs738409) affects hepatic VLDL secretion in human and in vitro.  Journal of Hepatology 57:1276-1282,2012.
II  Recombinant PNPLA3 protein shows triglyceride hydrolase activity and its Ile (148) Met - mutation results in loss of function. Biochim Biophys Acta 1841: 574-580, 2014 
III.  PNPLA3 has retinyl-palmitate lipase activity in human hepatic stellate cells. ( In manuscript)
 ISBN: 978-91-628-9035-3.

// TERMINOLOGIASTA:

• Tässä käytetään sanaa patatiinin kaltainen. Sana patatin löytyy myös PubMed avulla. Kyse perunaperäisestä molekyylistä.

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6150463

• Sana patatin -like selitetään myös: patatiinin kaltainen fosfolipaasi A (pPLA)  Tässäkin ollaan kasvikunnan puolella. Monissa soluprosesseissa tapahtuu rasvahappojen irtoamista kalvoglyserolipideistä, mutta kasveissa  siinä yhteydessä toimivat entsyymit eivät ole  kovin hyvin  käsitettyjä. Yksi iso ryhmä tällaisia rasvahappotähteitä hydrolysoivia ( irrottavia)   entsyymejä on  rakenteellisesti patatiineja muistuttavia. Patatiinit ovat perunanmukulan proteiineja ja niillä on rasvahappoja hydrolysoiva  aktiivisuus. ja patatiinin katalyyttinen domaani on  myös laajalti esiintyvä  mm bakteereissa, hiivassa kasveissa  ja animaalisissa entsyymeissä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että  patatiinin kaltaiset entsyymit  osallistuvat myös erilaisiin solufunktioihin, kuten kasvien vasteessa auksiinille, kasvun edistäjille tai patogeeneille  ja abioottisille stresseille ja lipidien  mobilisaatiolle  siementen itäessä. Patatiinin kaltaiselle fosfolipaasi A:lle ehdotettiin tässä vaiheessa nimi pPLA.

Trends Plant Sci. 2010 Dec;15(12):693-700. doi: 10.1016/j.tplants.2010.09.005. Epub 2010 Oct 18. Patatin-related phospholipase A: nomenclature, subfamilies and functions in plants.

Scherer GF¹, Ryu SB, Wang X, Matos AR, Heitz T.

The release of fatty acids from membrane glycerolipids has been implicated in a variety of cellular processes, but the enzymes involved and their regulation are poorly understood in plants. One large group of acyl-hydrolyzing enzymes is structurally related to patatins. Patatins are potato tuber proteins with acyl-hydrolyzing activity, and the patatin catalytic domain is widely spread in bacterial, yeast, plant and animal enzymes. Recent results have indicated that patatin-related enzymes are involved in different cellular functions, including plant responses to auxin, elicitors or pathogens, and abiotic stresses and lipid mobilization during seed germination. In this review, we highlight recent developments regarding these enzymes and propose the nomenclature pPLA for the patatin-related phospholipase A enzyme //

• Väitöskirjan abstraktista suomennosta:

Krooninen maksasairaus on maailmanlaajuinen  suuri terveysongelma. Tässä tilassa on tyypillisinä piirteinä virusinfektiot, alkoholinkäyttö ja lihavuus. Geneettinen  tausta moduloi vaurioittavien tekijöiden vaikutusta maksaan. Tässä työssä kohdistutaan patatiinin-kaltaisen fosfolipaasidomaanin sisältävään  geeniin PNPLA3, sen varianttiin rs738409, joka  assosioituu lisääntyneeseen alttiuteen  maksatautien koko kirjolle ja  erityisesti  rasvamaksatautiin, joka ei johdu alkoholista. Variantti  johtaa proteiinin  aminohappojärjestyksessä isoleusiinin (I) korvautumiseen  metioniinilla (M)   aminohapossa  numero 148.  (I148M)  ja tämän  havaittiin ensiksi assosioituvan  hepatosyytin rasvapitoisuuden lisääntymiseen.  Vaikka  geneettinen assosiaatio vaikuttaa vahvalta,  niin mekanismi, millä rasva akkumuloituu maksaan ja hepatosyytti vaurioituu,  ei ole kuitenkaan  olleet vielä selvillä.

Tässä väitöskirjassa  testattiin seuraavia hypoteeseja ( olettamuksia)
Hypoteesi 1: PNPLA3 osallistuu maksaperäisen  VLDL eritykseen.
Hypoteesi 2: PNPLA3 proteiini toimii kuten glyserolipidihydrolaasi ja I148M- mutaatiossa tämä funktio on kadonnut.
Hypoteesi 3: PNPLA3 omaa  spesifisen osan retinolin aineenvaihdunnassa maksan tähtisoluissa

Tutkijat testasivat ensimmäistä hypoteesia  mittaamalla VLDL- erityksen  55 yksilön kohortilta  henkilöiltä, joilla oli  genotyyppisesti  yllämainittu  I148M variantti ja he  totesivat  148M alleelin kantajilla olevan vähäisemmän  VLDL-erityksen   tiettyä maksan rasvamäärää kohti.  Tämä tulos vahvistettiin in vitro ( koeputkessa)  mittaamalla APOB-eritys sellaisista solulinjoista, jotka  stabiilisti ilmensivät liikamääriä I148M tai 148M PNPL3

Tutkijat testasivat toisen hypoteesiin mittaamalla entsyymiaktiivisuuksia  käyttäen  puhdistettua 148I ja 148M rekombinanttiproteiineja. Tavallisella proteiinilla oli  glyserolipidihydrolaasin aktiivisuutta ja 148M mutaatio aiheutti funktion katoamisen

Tutkijat testasivat kolmannen hypoteesin mittaamalla  maksan tähtisoluissa  PNPLA3 ylös- ja alassäätymisen   vaikutuksen  retinyylipalmitaatin pitoisuuteen   ja retinolin vapautumiseen.  Tutkijat havaitsivat, että PNPLA3 geenin insuliinivälitteinen ylössäätyminen indusoi retinolin vapautumista maksan tähtisoluista ja tämä vaikutus pyyhkiytyy pois hiljennettäessä PNPLA3 geeni.  Tutkijat varmistivat tämän tiedon  katsomalla  genotyypiltään I148M- variantin omaavalta 146 yksilöltä  veressä kiertävän   RBP4 pitoisuuden, mikä on luotettava merkitsijä plasman retinolipitoisuuksista.  Tutkijat havaitsivat, että M-alleelin kantajilla oli alemmat plasman RBP4 pitoisuudet,  mikä vahvistaa PNPLA3:n osuuden  retinolin aineenvaihdunnassa.

Yhteenvetona tutkijat identifioivat  PNPLA3 mutaation kantajilla  kaksi mahdollista mekanismia, mitkä voisivat olla syynä alttiuteen saada krooninen maksatauti:
 (1)  Vähentynyt solunsisäinen triglyseridien mobilisaatio johtaa maksasolun vaurioitumiseen.
(2) Häiriintynyt maksan tähtisolujen retinoliaineenvaihdunta aiheuttaa hepatosyyttien epänormaalin vasteen  vaurioittaville tekijöille.

Suom. L Bright 22.5. 2014