Rolle der Protein Kinase D Isoenzyme bei der Regulation von Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktionen, welche die Progression von Pankreas Tumoren beeinflussen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Pankreasduktaladenokarzinome (PDAC) zählen zu den aggressivsten Krebsarten und sind durch schnelles Tumorwachstum, frühe Tumorprogression und Metastasierung, ohne erkennbare Symptome für Patienten charakterisiert. Es ist daher von entscheidender Bedeutung entsprechende molekulare Mechanismen im Detail aufzuklären. Vor kurzem wurden Protein Kinase D (PKD) Inhibitoren als neue Behandlungsoption für PDAC diskutiert, wohingegen PKD-vermittelte molekulare Mechanismen bislang aber nur teilweise aufgeklärt wurden. Außerdem müssen entsprechende Funktion im Hinblick auf eine Regulation durch die drei Kinaseisoformen PKD1-3 näher untersucht werden, um klinisch relevante Applikationen zu ermöglichen. Ziel dieses Vorhabens war es daher die Funktion der Protein Kinase D Isoformen bei der Regulation der Interaktion von Tumorzellen untereinander und mit der extrazellulären Matrix mechanistisch aufzuklären, sowie ihre Rolle bei der PDAC Progression, Invasion und Metastasierung näher zu definieren. Unsere im Rahmen dieser Studie generierten Daten zeigen, dass PKD1 und PKD2 die PDAC-Tumorprogression und -Invasion deutlich unterschiedlich und durchaus auch gegensätzlich regulieren. Außerdem sind Kompartiment-spezifische Funktionen der Kinasen für deren Isoform-spezifische Effekte wichtig. Wir konnten demonstrieren, dass PKD1 Isoform-selektiv die Migration der Tumorzellen (auch PDAC), sowie die dazu notwendige Aktinpolymerisation durch Phosphorylierung der Cofilin-Phosphatase Slinghsot1L an peripheren dynamischen Aktinstrukturen inhibiert, während PKD2 hierbei keine Rolle spielt. PKD1 Expression geht daher auch in vielen hoch-invasiven und metastasierten Tumorarten verloren. Wir konnten zeigen, dass PKD2 in PDAC verstärkt exprimiert wird. PKD2 ist für die Isoform-spezifische Regulation der Expression der Matrixmetalloproteinasen 7 und 9 (MMP7/9) in PDAC-Tumorzellen und deren Isoform-spezifische Sekretion vom Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) verantwortlich. Abhängig von MMP7 und 9 fördert PKD2 so auch die Tumorinvasion und Angiogenese in Chorioallantois-Membran-(CAM)-Tumormodellen. Kompartiment-spezifisch aktivierte PKD1 ist wiederum für die Auflösung von Zell-Zell-Verbindungen, wie etwa in Primärtumoren während der Metastasierung, wichtig. PKD1 destabilisiert Adhäsionskomplexe während ihrer Auflösung durch die Phosphorylierung des Substrates Cortactin am Serin 298, was die molekulare Zusammensetzung der Adhäsionskomplexe verändert und deren Verlinkung zum Aktinzytoskelett vermindert. Phosphoryliertes Cortactin bindet hierbei schlechter an beta-Catenin und Vinculin. Eine Regulation der PKD1 Aktivierung während der Auflösung von Zell-Zell-Kontakten erfolgt durch die GTPase RhoA. In dieser durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft finanzierten Studie, konnten wir daher zum ersten Mal aufzeigen, dass PKD-Isoformen die Tumorzellinvasion an unterschiedlichen Angriffspunkten auf einem grundlegenden Niveau Isoform-selektiv regulieren. Hierzu wurden auch entsprechende molekulare Mechanismen identifiziert. Wir hoffen daher, dass diese Arbeiten eine Einschätzung ermöglichen, wie Isoform-spezifische Strategien zu einer Inhibition der Tumorprogression, Invasion und Metastasierung beitragen könnten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Protein Kinase D family kinases: roads start to segregate. Bioarchitecture. 2014;4(3):111-5
Wille C, Seufferlein T, Eiseler T.
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Protein Kinase D2 induces invasion of pancreatic cancer cells by regulating matrix metallo-proteinases. Mol Biol Cell. 2014 Feb;25(3):324-36
Wille C., Koehler C., Armacki M., Jamali A., Gössele U. , Pfizenmaier K., Seufferlein T., Eiseler T.
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Protein kinase D2 assembles a multiprotein complex at the Trans-Golgi-network to regulate matrix metalloproteinase secretion. J Biol Chem. 2015 Oct 27. pii: jbc.M115.673582
Eiseler T., Wille C., Koehler C., Illing A., Seufferlein T.
