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Abstract

Epidermis-Typ-Lipoxygenasen bilden zusammen mit den konventionellen Isoenzymen die Familie der Säuger-Lipoxygenasen. Als Dioxygenasen katalysieren sie die stereo- und regiospezifische Insertion molekularen Sauerstoffs in 1,4-cis,cis-Pentadienstrukturen, wie sie in mehrfach ungesättigten Fettsäuren enthalten sind. Die Metabolite der konventionellen Lipoxygenasen dienen als primäre oder sekundäre Mediatoren in Signalkaskaden innerhalb und außerhalb des Ursprungsgewebes. In der vorliegenden Arbeit wurden die epidermalen Lipoxygenasen, insbesondere die e-LOX-3, näher charakterisiert. Während für die epidermalen Enzyme im Vergleich zu konventionellen Lipoxygenasen geringe Enzymaktivitäten mit typischen Lipoxygenasesubstraten, wie Arachidonsäure, nachgewiesen wurden, war die e-LOX-3 inaktiv. Weitere Untersuchungen bestätigten jüngste Befunde, wonach e-LOX-3 eine Hydroperoxid- isomerase ist. In eukaryotischen Zellen exprimiertes e-LOX-3-Protein metabolisierte 12(R)- und 15(S)-HPETE zu Expoxyalkoholen, die durch HPLC und Massenspektrometrie identifiziert wurden. Der e-LOX-3 und ihren Produkten scheint eine kritische Rolle bei der Fettzelldifferenzierung zuzukommen. Zwei Modellsysteme der Adipogenese, 3T3-L1-Zellen und Retinoblastomdefiziente MEFs, bei denen die Hemmung der Adipozytendifferenzierung durch Transduktion des Transkriptionsfaktors ADD-1 aufgehoben werden konnte, wurden verwendet. ADD-1 wird eine Rolle bei der Kontrolle der Synthese eines Liganden für PPARγ, einem Schlüsselfaktor der späten Fettzelldifferenzierung, zugesprochen. Die Bildung dieses Faktors, der in das Medium abgegeben wird, kann durch LOX-Inhibitoren unterdrückt werden. Als dafür verantwortliche LOX wurde in beiden Zellinien die e-LOX-3 nachgewiesen. In der Tat wurde in Medien ADD-1 induzierter Rb-/- MEFs Produkte isoliert, die den von e-LOX-3 gebildeten Epoxyalkoholen nach analytischen und massenspektrometrischen Befunden sehr ähnlich waren. Diese Ergebnisse weisen die e-LOX-3 Produkte als mögliche, physiologische Liganden des Transkriptionsfaktors PPARγ aus, dem eine essentielle Rolle bei der Fettzelldifferenzierung zukommt. Damit wurden erstmalig Evidenzien für eine physiologische Funktion der e-LOX-3 und ihrer Produkte erhalten.

Übersetzung des Abstracts (Englisch)

Epidermis-derived lipoxygenases belong together with conventional isoenzymes to the mammalian lipoxygenase family. As dioxygenases they catalyse stereo- and regiospecific insertion of molecular oxygen in 1,4-cis,cis-pentadienes like contained in polyunsaturated fatty acids. Metabolites of conventional lipoxygenases serve as primary or secondary mediators in signal transduction pathways inside and outside the prototypical tissue of their occurrence. Aim of this work was the characterisation of epidermal lipoxygenases focussed on e-LOX-3. With typical LOX substrates like arachidonic acid, epidermal enzymes were found to have a low enzymatic activity, compared to conventional lipoxygenases, and e-LOX-3 showed no activity. Further investigations confirmed recent findings according to which e-LOX-3 acts as a hydroperoxidisomerase. In eucaryotic cells expressed e-LOX-3 metabolised 12(R)- and 15(S)-HPETE to epoxyalcoholes which were identified by HPLC and mass spectrometry. e-LOX-3 and its products are believed to play a critical role in the fat cell differentiation. Two model systems were used, 3T3-L1 cells and retinoblatoma deficient MEF, in which inhibition of adipocyte differentiation was suspended by transduction of transcription factor ADD-1. ADD-1 is assigned a role in controlling the synthesis of a PPARγ ligand, a pivotal factor of late adipocyte differentiation. Formation of this factor, which is released to the medium, is suppressed by LOX inhibitors. e-LOX-3 was detected in both cell lines as the responsible LOX. In fact, products were isolated from media ADD-1 induced Rb-/- MEF which were akin to e-LOX-3 formed epoxyalcohles according to HPLC and mass spectrometry analysis. These results indicate e-LOX-3 products as possible physiological ligands of PPARγ which plays an essential role in adipocyte differentiation. For the first time, evidences for a physiological function of e-LOX-3 and its products were achieved.