The role of cyclin D3 in pancreatic β-cell metabolic fitness and viability in a cell cycle-independent manner. Implications in autoimmune diabetes Noemí Alejandra Saavedra Ávila Dipòsit Legal: L.854-2014 http ://hdl.handle.net/10803/272629 ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. 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Presentation of its content in a window or frame external to TDX (framing) is not authorized either. These rights affect both the content of the thesis and its abstracts and indexes. i THE ROLE OF CYCLIN D3 IN PANCREATIC β-CELL METABOLIC FITNESS AND VIABILITY IN A CELL CYCLE-INDEPENDENT MANNER. IMPLICATIONS IN AUTOIMMUNE DIABETES Thesis by Noemí Alejandra Saavedra Ávila Scientific director Concepción Mora Giral In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Biomedicine University of Lleida Lleida, Catalonia 2013 (Defended September, 2013) ii © 2013 Noemí Alejandra Saavedra Ávila All Rights Reserved iii To my parents, Erik, Ayax, Manuel and Daniel. Not only my work, but my life is yours iv v CONTENT ABSTRACT ................................................................................................................xi RESUMEN ................................................................................................................ xiii RESUM ...................................................................................................................... xv 1. Acknowledgments ........................................................................................ xvii 2. List of illustrations ......................................................................................... xix 3. Nomenclature ................................................................................................. xxi 4. Introduction ...................................................................................................... 1 7.1 Type 1 diabetes (T1D) ............................................................................................... 1 7.1.1 Genetic factors ........................................................................................................................... 2 7.1.2 Environmental factors. ............................................................................................................... 4 7.1.2.1 Climate ..................................................................................................................................... 4 7.1.2.2 Dietary factors ......................................................................................................................... 5 7.1.2.3 Viral infections ......................................................................................................................... 5 7.1.2.4 Intestinal microbiota ............................................................................................................... 6 7.1.2.5 Intestinal macrobiota: Helminths .......................................................................................... 6 7.1.3 Pathogenesis of T1DM .............................................................................................................. 7 7.2 β‐cell function ........................................................................................................... 11 7.2.3 Regulation of β-cell function ................................................................................................... 15 7.2.4 Metabolic factors and glucose-stimulated insulin secretion ............................................... 16 7.2.4.1 Mitochondrial signalling........................................................................................................ 16 vi 7.2.4.2 Calcium signalling and CaMKII .......................................................................................... 18 7.2.4.3 The G-protein coupled signalling pathways: PKA and PKC .......................................... 18 7.2.4.4 The cGMP/PKG pathway .................................................................................................... 20 7.2.4.5 Other factors that can modulate insulin secretion ........................................................... 20 7.3 Cell cycle ................................................................................................................... 24 7.3.1 The family of cyclin proteins .................................................................................................. 24 7.3.1.1 D-type Cyclins ..................................................................................................................... 25 7.3.1.1.1 CDK activation .................................................................................................................. 25 7.3.1.1.2 Non-catalytic functions. .................................................................................................... 27 7.3.1.2 D-type cyclins and β pancreatic cells ............................................................................... 30 7.3.1.1.2 Cell cycle proteins in glucose metabolism .................................................................... 30 7.3.1.1.2.1 Cyclins ............................................................................................................................ 31 7.3.1.1.2.2 CDKs ............................................................................................................................... 32 7.3.1.1.2.3 E2F1 ................................................................................................................................ 33 7.3.1.1.2.4 Inhibitors ......................................................................................................................... 33 7.3.1.1.3 Cyclin D3 ............................................................................................................................ 34 8. Rationale and hypothesis ............................................................................. 38 9. Objectives ........................................................................................................ 42 9.1 Main goal ............................................................................................................ 42 9.2 Specific goals .................................................................................................... 42 10. Materials and methods ............................................................................... 46 10.1 Mice ..................................................................................................................... 46 10.2 Generation of the NOD/CcnD3 KO mice. ........................................................... 47 vii 10.3 Generation of the NOD/RIPCcnD3 transgenic mice. ........................................ 47 10.4 Generation of NODCcnD3KO/RIP CcnD3 mice. ................................................ 48 10.5 Generation of the different NOD/SCID strains .................................................. 48 10.5.1 Genotyping of the SCID mutation in the different NOD strains. ...................................... 48 10.6 Assessment