# name
Caracterització funcional de la proteïna DOR en el múscul esquelètic

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Departament de Bioquímica i Biologia Molecular (Biologia)

# metadata.dc.description.abstract[].value
[cat] DOR (Diabetes and Obesity Regulated) es va identificar com un factor de risc potencial associat a la diabetis mellitus de tipus 2. Concretament, s’observà com presentava una reducció de l’expressió del 77% en el múscul esquelètic de rates Zucker diabètiques i obeses. Aquesta observació es va estendre a subjectes obesos i diabètics de tipus 2. Estudis realitzats en models cel•lulars van permetre demostrar que DOR té almenys dues funcions diferenciades: d’una banda, és un coactivador de diferents receptors nuclears i, de l’altra, és un regulador de l’autofàgia. De fet, quan DOR es troba en el citoplasma es localitza parcialment en els autofagosomes i interacciona directament amb proteïnes associades a la membrana d’aquests orgànuls com són LC3 i GATE16. D’aquesta manera promou la formació dels autofagosomes.

Tot i això, hi havia la necessitat de traslladar aquesta recerca a models animals que permetessin una visió més fisiològica de la funció de DOR. Considerant els antecedents descrits juntament amb el fet que el múscul és un dels teixits on l’expressió de DOR és més alta, ens portaren a plantejar com a objectius principals d’aquesta tesi doctoral trobar la funció de DOR en el múscul esquelètic i determinar la seva relació amb altres patologies que afecten aquest teixit (especialment la diabetis mellitus de tipus 2).

Per portar-ho a terme s’utilitzaren models de ratolí de sobreexpressió i ablació de DOR específica en el múscul esquelètic. Això va permetre definir DOR com un nou regulador negatiu de la massa muscular. Així doncs, el guany de funció de DOR causà una reducció de la massa muscular, mentre que l’ablació de DOR va resultar en hipertròfia muscular. Aquests efectes foren primaris a alteracions en el funcionament de la fibra muscular adulta i no foren efectes indirectes deguts a canvis d’altres paràmetres que poden afectar la massa muscular com serien el tipus de fibra, el nivell d’apoptosi present en els músculs o defectes en el procés de formació de les fibres musculars (en aquest cas avaluat a través de la inducció del procés de regeneració).

Els efectes de DOR sobre la massa muscular es podien explicar pel seu paper com a activador de l’autofàgia en el múscul esquelètic. El guany de funció de funció de DOR en aquest teixit va augmentar la taxa de degradació de proteïnes i el flux d’autofàgia, mentre que la seva ablació va reduir aquest flux. DOR incrementà la formació d’autofagosomes i colocalitzà amb LC3 en les fibres musculars, cosa que suggerí l’existència de mecanismes d’acció conservats entre el múscul esquelètic i cèl•lules en cultiu. A més, DOR també va augmentar l’expressió de gens relacionats amb la degradació de proteïnes en el múscul esquelètic de ratolins mascles dejunats. Aquest efecte s’explicà per l’augment de l’activitat FoxO i l’increment de l’activitat AMPK. Estudis en cèl•lules musculars en cultiu demostraren que l’activació d’AMPK per efecte del dejuni depenia dels nivells d’expressió de DOR. Concretament, la sobreexpressió de DOR va accelerar la fosforilació d’AMPK induïda pel dejuni mentre que la seva repressió va comprometre aquest procés. La inhibició de l’autofàgia bloquejà la fosforilació d’AMPK induïda pel dejuni, cosa que suggerí que l’efecte de DOR sobre AMPK està mediat a través dels seus efectes sobre l’autofàgia.

Respecte la relació de DOR amb la diabetis, s’observà com el guany de funció de DOR afavoria la pèrdua de massa muscular en la diabetis induïda per estreptozocina. A més, resultats preliminars indicaren que l’ablació de DOR permetia mitigar aquests efectes. Sobre la base d’aquestes dades, proposem que la repressió de DOR en situacions de resistència a la insulina forma part d’un mecanisme adaptatiu per tal de preservar la massa muscular.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] DOR (Diabetes and Obesity Regulated) gene was identified as a potential risk factor that could trigger type 2 diabetes. This gene showed a reduction of 77% in its expression in the skeletal muscle of diabetic and obese Zucker rats, as well as in obese or type 2 diabetic patients. DOR was found to have two different functions in cellular models: 1) as a coactivator of different nuclear receptors and 2) as an autophagy regulator. Actually, DOR localizes in autophagosomes and is able to interact with proteins found in the membrane of these organelles (such as LC3 and GATE 16) to promote autophagosome formation.

However, there was the necessity to study DOR function in a more physiologic way. Thus, considering the way that DOR was discovered and that skeletal muscle is one of the tissues with the highest expression of DOR, the main objectives of this PhD were to unravel DOR function in skeletal muscle and its putative relationship with different pathologies (specially with type 2 diabetes).

To do so, we used transgenic mouse models and two different approaches: specific DOR overexpression and ablation in skeletal muscle. This allowed us to define DOR as a new negative regulator of skeletal muscle mass. Thus, DOR gain-of-function caused a reduction in muscle mass whereas DOR loss-of-function resulted in muscle hypertrophy. These effects were due to alterations in adult fiber function and were not secondary to changes in fiber type, apoptosis or myofiber formation (assessed by evaluating regeneration).

DOR effects in muscle mass could be explained through its role as an activator of autophagy in skeletal muscle. Thus, DOR gain-of-function increased protein degradation and autophagy flux, whereas DOR ablation reduced that flux. Specifically, DOR increased autophagosome formation and colocalized with LC3 in myofibers, suggesting that DOR mechanism of action was conserved between muscle and cellular models. Moreover, DOR enhanced the expression of genes involved in protein degradation in the muscle of fasted male mice. This could be explained by an increased activity of FoxO and AMPK in these muscles. Based on muscle cell culture studies, DOR expression levels were found to affect AMPK activation by fasting. Thus, DOR overexpression accelerated AMPK phosphorylation whereas DOR repression abolished this phosphorylation. Given that inhibition of autophagy blocked AMPK phosphorylation by fasting, we propose that DOR effects on AMPK are mediated through its effects on autophagy.

Regarding the relationship between DOR and diabetes, we observed that DOR gain- of-function enhanced muscle wasting in streptozotocin-induced diabetes. Moreover, preliminary results showed that DOR ablation mitigated muscle loss under these conditions. Thus, we propose that DOR repression in insulin resistant conditions is part of a mechanism aimed to preserve muscle mass.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Departament - Bioquímica i Biologia Molecular (Biologia)

# metadata.dc.title[].value
Caracterització funcional de la proteïna DOR en el múscul esquelètic