MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
sitivität gegenüber TRAIL und CD95 aufweisen. Die Identifizierung
sensitivitätsdeterminierender Faktoren kann dabei
helfen, Vorhersagen über die Zugänglichkeit von Tumoren
für auf TRAIL basierende Therapieansätze zu ermöglichen.
In weiteren Studien konnte die Protease Caspase-10 als
eine neue Komponente des TRAIL-, und auch des CD95-
DISC identifiziert werden [1]. Dieses Protein ist von besonderem
wissenschaftlichen Interesse, da gezeigt wurde
dass Caspase-10 bei Patienten die an der Autoimmunerkrankung
ALPSII leiden, mutiert ist. Da Caspase-10 eine
hohe Ähnlichkeit mit Caspase-8 aufweist wurde vermutet,
dass beide Caspasen redundant sind. Wir konnten jedoch
zeigen, dass Caspase-10 die Funktion von Caspase-8 nicht
ersetzen kann, obwohl beide an die DISC-Komplexe rekrutiert
werden. Wir vermuten daher, dass Caspase-10 eine
Funktion in der Weiterleitung nicht-apoptotischer Signale
hat [1].
Funktion und Biochemie von Caspase-10
M.R. Sprick, M.A. Weigand, A. Grosse-Wilde,
E. Rieser, V. Buffy, D. Pfeiffer, H. Walczak
Caspase-10 wurde von uns und anderen als Komponente
des TRAIL- und CD95 DISCs identifiziert [1]. Anfänglich
wurde vermutet, dass Caspase-10 und Caspase-8 eine redundante
Funktion besitzen. Wir konnten jedoch zeigen,
dass Caspase-10 die Funktion von Caspase-8 in der Apoptoseinduktion
nicht ersetzen kann. Wir vermuten daher,
dass Caspase-10 eine Rolle in der Weiterleitung alternativer
Signale von Mitgliedern der TNF-Rezeptorfamilie spielt. Ein
weiteres Indiz für eine wichtige Funktion von Caspase-10
sind pathologische Konditionen. So ist Caspase-10 in Patienten,
die an der Autoimmunerkrankung ALPSII leiden, mutiert.
Von besonderem Interesse für die Krebsforschung
ist auch der Befund, dass in ca. 50% aller untersuchten
Tumorzelllinien die Expression von Caspase-10 herunterreguliert
ist. Caspase-10 spielt also möglicherweise nicht nur
eine Rolle bei der Homöostase des Immunsystems sondern
ist auch ein potentieller Tumorsuppressor. Zur Identifikation
der zellulären Prozesse an denen Caspase-10 beteiligt ist,
verfolgen wir verschiedene Ansätze. Zum einen produzieren
wir rekombinante Caspase-10 in einer hochreinen und aktiven
Form. In verschiedenen, neu entwickelten Assays verwenden
wir dieses Protein für die Identifikation zellulärer
Substrate und Interaktionspartner. In einem anderen Teilprojekt
generieren wir monoklonale Antikörper gegen Caspase-10,
welche es uns ermöglichen werden, Studien zur
subzellulären Lokalisierung auf proteinbiochemischer und
immunhistochemischer Ebene durchzuführen.
Analyse des nativen TRAIL DISCs/Identifikation
neuer Komponenten des TRAIL-DISCS
T. Haas, M.R. Sprick, M. Lucas, C. Rappl, H. Walczak
Nach der Identifizierung der TRAIL-Rezeptoren eröffnete
sich die Frage, durch welche Moleküle die Signaltransduktion
innerhalb der Zelle abläuft. In ersten Studien wurden
Proteinüberexpressionssysteme verwendet um mögliche
Interaktionen zwischen bekannten Molekülen und den
TRAIL-Rezeptoren nachzuweisen. Es zeigte sich jedoch,
dass diese Vorgehensweise anfällig für Artefakte war und
viele widersprüchliche Resultate produzierte [2]. Die Isolierung
des TRAIL-DISCs aus Zellen, welche native Mengen
aller beteiligten Proteine produzieren stellte sich jedoch
anfänglich als schwierig heraus. Erst mit Hilfe einer verbes-
D040
Apoptose Regulation
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
serten Methode zur DISC-Immunpräzipitation konnte gezeigt
werden, dass Caspase-8 und FADD essentielle Bestandteile
für die TRAIL-induzierte Apoptose sind. Auch Caspase-
10 als eine neue Komponente des TRAIL und CD95-DISCs
konnte mit dieser Methode nachgewiesen werden. In dem
TRAIL-System sind jedoch noch einige Kernfragen ungelöst.
TRAIL besitzt zwei Rezeptoren, TRAIL-R1 und TRAIL-R2,
welche nach Stimulation Apoptose induzieren können. Diese
Rezeptoren weisen ein unterschiedliches Expressionsmuster
auf und unterscheiden sich auch in ihrer Fähigkeit, Apoptose
zu induzieren. TRAIL-R1 und TRAIL-R2 können nach Stimulation
auch gemischte Komplexe bilden. Wir sind an der
Frage interessiert ob, und welche Moleküle mit den unterschiedlichen
TRAIL-Rezeptorkomplexen assoziieren und welche
Funktion diese Moleküle in der Signaltransduktion besitzen.
Wir konnten kürzlich zeigen, dass TRAIL unter nativen
Bedingungen nicht nur Apoptose induziert, sondern
auch den NF-κB-Signalweg [3, 4]. Die Induktion des NFκB-Signalweges
spielt möglicherweise eine Rolle bei der
Vermittlung pro-inflammatorischer Signale unter physiologischen
und pathologischen Bedingungen. Die Identität der
Moleküle, welche diese alternativen Signale vermitteln, ist
jedoch noch ungeklärt. In dem Teilprojekt ‚Analyse des
nativen TRAIL DISCs/Identifikation neuer Komponenten
des TRAIL-DISCs’ sollen neue Komponenten des TRAIL
DISCs mit Hilfe massenspektrometrischer Methoden identifiziert
werden. Um die Sensitivität der Detektion zu erhöhen
entwickeln wir neue Reagenzien, die eine höhere Reinheit
und Ausbeute in der Immunpräzipitation der TRAIL-DISCs
ermöglichen.
Regulation der Apoptose-Sensitivität und -
Resistenz
T. Ganten, M.R. Sprick, T. Haas, J. Sykora,
M. Leverkus, M. Neumann, H. Walczak
In Kooperation mit: Peter H. Krammer, DKFZ; W. Stremmel,
Abteilung IV, Medizinische Klinik, Universität Heidelberg; Martin
Leverkus und Manfred Neumann, Universitätshautklinik,
Universität Würzburg.
In der Zelle existieren zwei Hauptwege für die Induktion
der Apoptose: Der Todesrezeptor-vermittelte sowie der
mitochondriale Weg. In vielen Tumorzellen sind einer oder
beide dieser Wege durch Mutationen in essentiellen Komponenten
oder durch Überexpression anti-apoptotischer
Proteine blockiert. Dies resultiert in der Unfähigkeit der
Tumorzelle nach Stimulation durch physiologische Signale
Apoptose auszuführen. Als Folge daraus ist das Gleichgewicht
zwischen Proliferation und Zelltod gestört. In den
letzten Jahren wurde herausgefunden, dass die meisten
der gegenwärtig eingesetzten post-operativen Tumortherapien,
d.h. Bestrahlung und Chemotherapie, ihren therapeutischen
Effekt durch Induktion von Apoptose erzielen.
Sowohl Chemo- als auch Strahlentherapie induzieren
Apoptose hauptsächlich über den mitochondrialen Weg.
Diese therapeutischen Maßnahmen schlagen auf lange Sicht
jedoch oft fehl, da Tumorzellen Resistenzen gegen die
Apoptoseinduktion über den mitochondrialen Weg erlangen.
Eine Kombinationstherapie mit TRAIL und
Chemotherapeutika, welche Apoptose über beide Signalwege
gleichzeitig induziert sollte daher einen eindeutigen
therapeutischen Vorteil bieten. Insbesondere die
Sensitivierung resistenter Tumorzellen für TRAIL mit Hilfe
von Chemotherapeutika eröffnet interessante therapeutische
Möglichkeiten.