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Glucose/Glycogenhomöostase

Die Aufnahme von Glucose über Glucose Transporter (GT) sowie die intrazelluläre Regulation von Glycogensynthese und Abbau zu Glucose zählen zu den wichtigsten Schaltstellen in der Glucose/Glycogenhomöostase (Abb. 1). Es sind essentielle Vorgänge, die die notwendige Energieversorgung für die Entwicklung und das Überleben der Zelle sicherstellen. Insbesondere in stoffwechselaktiven Organen wie Leber, Muskel, Fettgewebe und im Gehirn ist die Regulation der Glucose/Glycogenhomöostase von Bedeutung und im besonderen in stark proliferierenden Tumorzellen. Die Schlüsselenzyme des Glycogenmetabolismus, Gycogenphosphorylase (GP) und Glycogensynthase (GS), werden in ihrer Aktivität durch unterschiedliche Signalwege reguliert. Die Stimulierung des cAMP Signalweges durch Glucagon z.B. bewirkt eine cAMP-vermittelte Aktivierung der PKA, die ihrerseits über die Aktivierung der Phosphorylasekinase (PhK) zur Aktivierung der GP beiträgt und somit zur Anhebung des Glucosespiegels. Andererseits phosphoryliert und inaktiviert die Proteinkinase B (PKB) Insulin-vermittelt die Glycogensynthasekinase-3 (GSK-3), was eine Dephosphorylierung der GS ermöglicht und damit die Glycogensynthese erhöht.

Untersuchungen zur Beeinflussung der Glucose/Glycogenhomöostase durch Lebensmittelinhaltsstoffe insbesondere durch Flavonoide/Polyphenole in transformierten und nichttransformierten humanen Zellen bilden einen Schwerpunkt im AK von Prof. Eisenbrand (Link zu DFG-Verbundprojekt, FlavoNet).

Abb. 1: Schema zur Regulation der Glucose/Glycogenhomöostase.

GPCR: G-protein coupled receptor; AC: Adenylatcyclase, cAMP: cyclisches 3’, 5’-Adenosinmonophosphat, PDE: Phosphodiesterase, PKA: Proteinkinase A, PhK: Phosphorylase Kinase, PTKR: Proteintyrosinkinase Rezeptor, PI3K: Inositol-3-phosphat Kinase, PDK: Phosphatidylinositol-3-phosphat-dependent kinase, PKB: Proteinkinase B, GSK-3: Glycogensynthasekinase-3

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