Characterisation of the Hairy and Enhancer of split protein family in sugar metabolism of Drosophila

Under de senaste åren har mängden socker som konsumeras globalt stadigt ökat hand i hand med incidensen av sjukdomar anknutna till dysfunktionell ämnesomsättning av sockerarter. Behovet för en grundläggande karaktärisering av gener involverade i sockerintolerans är större än någonsin, men trots det har mycket förblivit oklart angående de mekanismer celler utnyttjar in vivo för att förnimma och reagera på förekomsten av socker. I ett försök att svara på detta behov har jag här undersökt medlemmar av en protein familj, främst känd för deras reglering av differentiering under organismers utveckling, angående den roll de spelar i sockertolerans. Hairy och Enhancer of split (HES) protein familjen är en grupp basiska helix-loop-helix (bHLH) transkriptionsfaktorer som fungerar som viktiga förmedlare av Notch-signalvägen. HES proteinerna har i däggdjur främst blivit forskade i angående deras förmåga att inhibera cellers differentiering, men HES1 har blivit implicerad i reglering av ämnesomsättning. Drosophila har flera transkriptionsfaktorer tillhörande HES familjen, inkluderande Hairy och sju bHLH transkriptionsfaktorer tillhörande Enhancer of split komplexet (E(spl)-K). E(spl)-K bHLH transkriptionsfaktorerna uppvisar hög grad av homologi och har ansetts vara genetiskt överflödiga, och därför är mycket oklart angående deras individuella funktioner. De övriga HES familjemedlemmarna har inte tidigare blivit kopplade till ämnesomsättningsreglering, men Hairy har påvisats inhibera citronsyrecykeln. Med hänsyn till att HES1 och Hairy har blivit implicerade i reglering av ämnesomsättning, utforskade jag systematiskt HES transkriptionsfaktorer angående deras roll i sockerämnesomsättning. Jag utnyttjade UAS-GAL4 systemet i Drosophila melanogaster för att turvis dämpa genexpressionen av alla familjemedlemmar, för att sedan följa med organismernas utveckling i föda innehållande varierande sockermängder för att identifiera möjlig sockerintolerans. Jag påvisar att inhibering av en av E(spl)-K bHLH generna ledde till svår sockerintolerans som påverkade både organismernas överlevnad och tillväxt. Nivåerna av grundläggande metaboliter mättes också genom kolorimetriska analyser och färgning av neutrala lipider, men de förblev opåverkade av inhiberingen. Vidare identifierade jag vävnaderna var denna transkriptionsfaktor behövs för sockertolerans. Genom analys av offentligt tillgänglig sekvenseringsinformation av experiment utförda med kromatin immunoprecipitering, i kombination med kvantitativ RT-PCR, finner jag Thor/4EBP som en potentiell målgen. Dessutom påvisar jag att Hairy likväl är nödvändig för fullständig sockertolerans, men att mekanismen avviker från E(spl)-K bHLH transkriptionsfaktorn. Hairy binder till och reglerar positivt genuttryck av gener involverade i glykolys och pentosfosfatvägen, vilket antyder att Hairy samarbetar med redan kända reglerare av sockeravkänning. Sammanfattningsvis har jag här visat att endast två HES familjemedlemmar är involverade i regleringen av sockerämnesomsättning och att deras regleringsmekanismer är distinkta, vilket antyder att HES familjemedlemmarna har mer specialiserade roller än vad tidigare antagits.