Der Mechanismus der Dimerisierung und nukleären Translokation der extrazellulär regulierten Kinasen im Zusammenhang mit Zellproliferation

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2015 im Fachbereich Biologie - Humanbiologie, Note: 1.3, Bayerische Julius-Maximilians-Universität Würzburg (Institut für Pharmakologie), Sprache: Deutsch, Abstract: Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade ist ein wichtiger Signaltransduktionsweg für die Regulation von Zellproliferation, Hypertrophie und Apoptose. Proliferation und Hypertrophie werden durch aktiviertes, dimeres ERK1/2, dessen Translokation in den Zellkern und Phosphorylierung von nukleären Zielproteinen vermittelt, wohingegen anti-apoptotische Effekte durch monomeres ERK1/2 im Zytoplasma ausgelöst werden. Für die Kinaseaktivität ist eine zweifache Phosphorylierung des TEY-Aminosäuremotivs von ERK1/2 durch MEK1/2 vonnöten. Lorenz et al. entdeckten eine Autophosphorylierung am Aminosäurerest Threonin 188 von ERK1/2, die durch Dimerisierung und anschließende Bindung der ß¿-Untereinheiten von G-Proteinen ausgelöst wird und für die nukleäre Translokation des Dimers wichtig ist. Sie konnten außerdem zeigen, dass Interferenz mit dieser Autophosphorylierungsstelle die Hypertrophie von Mäuseherzen unterbinden kann. Ruppert et al. fanden heraus, dass diese Interferenz nur die pathologische Herzhypertrophie verhindert, während die physiologische Hypertrophie des Herzens sowie die anti-apoptotischen Effekte von monomerem, zytosolischem ERK1/2 dabei nicht beeinträchtigt wurden. Die hier beschriebenen Versuche zeigen, dass die Strategie, die Dimerisierung von ERK1/2 zu unterbinden, ebenso in der Proliferationshemmung von humanen Colon-Adenokarzinomzellen Anwendung finden kann. Die Zellen wurden mit einem Adenovirus transduziert, das ein Plasmid enthält, auf dem das Gen für ein Peptid liegt, welches an ERK1/2 binden kann. Die Proliferation dieser Zellen war signifikant geringer als die von lacZ-transduzierten Kontrollzellen. Die Proliferationsrate der Zellen wurde mit einem Tritium-Thymidin-Inkorporations-Assay bestimmt. Mithilfe von Western Blot Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass die Transduktion mit Peptidoder Kontrollvirus die Phosphorylierung und Aktivierung von ERK1/2 durch MEK1/2 am TEY-Motiv, verglichen mit untransduzierten Zellen, nicht signifikant beeinflusst. Die Substanz PD98059 wurde als Positivkontrolle verwendet, um die ERK1/2-Phosphorylierung durch MEK-Inhibition zu verhindern. Die Ergebnisse dieses Versuchs bestätigen, dass das myc-ERK2309-357-Peptid die zytosolische Kinaseaktivität von ERK1/2 nicht hemmt. In einem präliminären Experiment wurde die Apoptoserate der Virus-transduzierten Zellen bestimmt. Dafür wurde ein lumineszenz-basierter Caspase-Nachweis-Assay durchgeführt.