Vitamin K Epoxid Reduktase Untereinheit 1 (VKORC1) ist ein Gen, dass eine zentrale Rolle bei dem wichtigen biologischen Prozess der γ-Carboxylierung spielt. Die γ-Carboxylierung ist ein Vitamin K abhängiger Vorgang wobei Vitamin K (der Cofaktor der γ-Carboxylierung) zu Vitamin K Epoxid konvertiert wird, welches durch VKOR wieder zu Vitamin K rezykliert werden muss. Während der γ-Carboxylierung werden in Vitamin K abhängigen Proteinen wie Osteocalcin, Glutaminsäurereste zu gamma-Carboxyglutaminsäure (Gla) umgewandelt. Diese posttranslationale Modifikation ist für die biologische Aktivität verschiedener Proteine essenziell. Osteocalcin wird von Osteoblasten gebildet und besitzt im carboxylierten Zustand, die Fähigkeit Ca2+ in Knochen einzubauen. Der -1639G>A Polymorphismus ist ein funktionaler SNP in VKORC1, wobei das A Allel mit einer signifikanten Verminderung der Promoteraktivität und einer 2-fach niedrigeren mRNA Expression assoziiert ist, was für Leber Zellen dokumentiert ist. Diese Studie befasst sich mit dem Einfluss des -1639G>A Polymorphismus auf die Expression von VKORC1 in Osteoblasten. Um dies untersuchen zu können, wurden Plasmide, die den VKORC1 Promoter mit entweder dem G oder dem A Allel an der Position -1639 enthielten, in Osteoblasten transfiziert und die Promoteraktivität mittels einem Dual Luciferase Reporter Gene Assay ermittelt. Es wurden zwei verschiedene Transfektionsmethoden verglichen – Lipofetamine 2000 und Metafectene Pro, wobei nur die Transfektion mit Metafectene zuverlässige Ergebnisse lieferte. Die Ergebnisse des Reporter Gene Assays von Metafectene transfizierten Zellen zeigten eine 43% höhere Promoter Aktivität für Promotoren die das G Allel enthielten. Offensichtlich bedingt das A Allel, nicht nur in Leberzellen sondern auch in Osteoblasten, eine verminderte Promoteraktivität. Um eine Verbindung zwischen dem Effekt des -1639G>A Polymorphismus und Osteoporose herstellen zu können, wäre es notwendig zu zeigen, dass derselbe Effekt auch dann noch zu beobachten ist, wenn der VKORC1 Promoter das VKOR Gen selbst kontrolliert anstatt des Luciferase Gens. Dafür würde man ein full length Konstrukt des VKORC1 Gens benötigen, doch der Versuch eines herzustellen schlug leider fehl.

Vitamin K epoxide reductase complex subunit 1 (VKORC1) plays a central role in γ-carboxylation – an important biological process. During γ-carboxylation glutamic acid residues are carboxylated to γ-carboxyglutamate (Gla). Several proteins, among them osteocalcin, are only functionally active after γ-carboxylation, a vitamin K dependet process. In the γ-carboxylation process, vitamin K is converted to vitamin K epoxide, which needs to be recycled to vitamin K by reduction. VKOR is centrally involved in this process. VKORC1 is highly polymorphic, and SNPs have been identified in the promoter, the coding and the 3´-region of the gene. The -1639G>A promoter polymorphism is a functional SNP in VKORC1 and the A allele is associated with a significant decrease of VKORC1 promoter activity and with a 2-fold lower mRNA expression (reported for liver cells). In this study, the influence of the -1639G>A polymorphism in the VKORC1 promoter on the promoter activity in osteoblasts was studied using a dual luciferase reporter gene assay. Two transfection methods were compared: Lipofectamine 2000 and Metafectene Pro. While transfection with Lipofectamine 2000 was not suitable Metafectene Pro was successful. Following transfection of osteoblasts with Metafectene the reporter gene assay indicated a 43% higher activity of the promoter carrying the G at position -1639 compared to the A variant. This is in agreement with the results reported for liver cells. An analysis of the impact of the promoter G and A variants on the expression of VKORC1 mRNA in osteoblasts was attempted. However, the experiments were not successful, and further studies will be necessary to answer this question.