Erste Untersuchungen zur Regulation und Funktion von TMEM63C in humanen Nierenzellen

Abstract

Die chronische Niereninsuffizienz hat in unserer heutigen Bevölkerung eine hohe klinische Relevanz. Sie zeichnet sich durch eine irreversible Funktionseinschränkung der Niere aus und ist häufig mit einer Funktionsstörung des glomerulären Filterapparates assoziiert. Einen wichtigen Bestand teil dieses Filters stellen die Podozyten dar, zwischen deren Fußfortsätzen sich eine Schlitzmemb ran befindet, durch welche die selektive Filterung der Moleküle im Blut ermöglicht wird. Neuere Studien deuten darauf hin, dass das transmembrane Protein (TMEM) 63C möglicherweise eine pathophysiologisch relevante Rolle in der Funktion der glomerulären Filtrationsbarriere und somit in der Entstehung der Albuminurie spielen könnte. TMEM63C ist ein Protein, dessen Regulation und funktionelle Bedeutung bislang noch nahezu unbekannt sind. Daher wurde in unseren Studien die Regulation der TMEM63C-Expression auf transkriptioneller und post-transkriptioneller Ebene in humanen Nierenzellen untersucht und erste Versuche bezüglich möglicher Funktionen von TMEM63C in vitro durchgeführt. In unseren Untersuchungen wurde gezeigt, dass die Expression von TMEM63C post-transkriptionell von der micro-RNA 564 reguliert wird. Zudem konnten wir nachweisen, dass die Expression von TMEM63C durch einflussreiche Mediatoren beeinflusst wird, welche eine tragende Rolle in inflammatorischen und fibrotischen Prozessen einnehmen. So kam es zu einem signifikanten Anstieg von TMEM63C unter der Stimulation humaner Nierenzel len mit dem proinflammatorischen Mediator Angiotensin II sowie dem profibrotischen Zytokin transforming growth factor beta. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Expression von TMEM63C durch den Transkriptionsfaktor nuclear factor 'kappa-light-chain-enhancer' of acti vated B cells reguliert wird. Des Weiteren führten wir Untersuchungen zu möglichen Funktionen von TMEM63C in humanen Nierenzellen durch. Erste Versuche in human embryonic kidney 293- Zellen lassen vermuten, dass TMEM63C in dem Prozess der epithelial-mesenchymalen Transition über die Veränderung des Verhältnisses von alpha-smooth muscle actin zu E-Cadherin involviert sein könnte. Zudem konnten wir einen Einfluss von TMEM63C auf die Expression essenzieller Proteine der Funktion und des Überlebens von Podozyten wie Nephrin oder Proteinkinase B nach weisen. Abschließend führten wir Untersuchungen zum Einfluss von TMEM63C auf die Zellvia bilität und Apoptose durch. In unseren Versuchen ging eine Reduktion von TMEM63C mit einer erhöhten Apoptoserate und einem verminderten Zellüberleben bei humanen Podozyten einher. Dieser Effekt ließ sich auch unter Angiotensin II-Stimulation reproduzieren. Somit unterstützen unsere Ergebnisse die Befunde vorheriger Studien, welche darauf hindeuten, dass TMEM63C eine wichtige Bedeutung für den Erhalt der glomerulären Filtrationsbarriere und der Nierenfunktion besitzen könnte.

Chronic kidney disease has a high clinical relevance for our population today. It is characterized by an irreversible functional impairment of the kidney in which impairment of glomerular filtration is a significant and early clinical sign. Podocytes are an important component of the glome-rular filter. A slit membrane locates between the foot processes of podocytes and enables the selective filtering of molecules in the blood. Podocyte damage results in dysfunction of the glomerular fil tration barrier and albuminuria. Recent studies suggest that the transmembrane Protein (TMEM) 63C may play a relevant role in the function of the glomerular filtration barrier and thus in the development of albuminuria. TMEM63C is a protein whose regulation and functional importance is only poorly characterized so far. Consequently, our studies investigated the regulation of TMEM63C expression on transcriptional and post-transcriptional level in human kidney cells and provided first experiments on the possible functions of TMEM63C in vitro. In our studies we demonstrated that the expression of TMEM63C is regulated post-transcriptionally by micro-RNA 564. Furthermore, we showed that the expression of TMEM63C is influenced by mediators that play a major role in inflammatory and fibrotic processes. Thus, a significant increase of TMEM63C was observed by stimulation of human kidney cells with the proinflammatory media tor angiotensin II or the profibrotic cytokine transforming growth factor beta. Furthermore, TMEM63C expression was shown to be regulated by the transcription factor nuclear factor 'kappa light-chain-enhancer' of activated B cells. In addition, we performed investigations on possible functions of TMEM63C in human kidney cells. First experiments in human embryonic kidney 293 cells suggest that TMEM63C might be involved in the process of epithelial-mesenchymal transi tion via the change of the ratio of alpha-smooth muscle actin to E-cadherin. Furthermore, we showed an influence of TMEM63C on the expression of essential proteins of podocyte function and survival, such as nephrin or protein kinase B in podocytes. Finally, we analyzed the influence of TMEM63C on cell viability and apoptosis. In our experiments a reduction of TMEM63C was associated with an increased rate of apoptosis and decreased cell survival in human podocytes in resting as well as in Ang II-stimulated cells. Taken together, our results support the findings of previous studies suggesting that TMEM63C may play an important role in maintaining glomerular barrier and renal function.