Oxidation von Protein-Tyrosinphosphatasen in der onkogenen Zelltransformation

• Antragsteller: Professor Dr. Frank-Dietmar Böhmer
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230484278

In Tumorzellen findet häufig eine erhöhte Produktion von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) statt. Wir haben in früheren Untersuchungen gezeigt, dass dies auch in Zellen der Akuten Myeloischen Leukämie (AML) der Fall ist, welche FLT3ITD exprimieren, ein Onkoprotein das in ca. 30% der AML Patienten nachweisbar und als Driver der leukämischen Zelltransformation etabliert ist. Eine Konsequenz der erhöhten ROS Bildung in FLT3ITD positiven Zellen ist die reversible Oxidation - und damit Inaktivierung - eines wichtigen negativen Regulators von FLT3, der Protein-Tyrosinphosphatase (PTP) PTPRJ/DEP-1. Dieser Prozess trägt kausal zur leukämischen Zelltransformation bei. Wir haben einen Signalweg stromabwärts von FLT3ITD identifiziert, der in ROS Bildung und PTP Oxidation mündet. STAT5, welches durch FLT3ITD stark aktiviert wird und ein kritischer Mediator der Zelltransformation ist, bindet direkt an den Promotor des Gens für das ROS-produzierende Enzym NADPH-Oxidase 4 (NOX4) und bewirkt die erhöhte Expression von NOX4 und die damit verbundene ROS Bildung und PTP Oxidation. Die experimentelle Herabsetzung der NOX4 Expression oder der NOX4 Aktivität hemmen entsprechend die leukämische Zelltransformation in vitro und in vivo (Jayavelu et al., Leukemia 2016). Weiterhin wurden zwei neue Targets der FLT3ITD-getriebenen ROS Produktion identifiziert: Die PTP SHP-1/PTPN6 und das FLT3ITD Kinase-Molekül selbst. Wie unsere bisherigen Untersuchungen in AML Zelllinien zeigten, ist SHP-1 ein negativer Regulator der Zelladhäsion. SHP-1-Inaktivierung durch Oxidation moduliert wahrscheinlich Integrinfunktionen und lässt entsprechend eine Veränderung des Verhaltens der Leukämie-Zellen in vivo, z.B. bezüglich des sogenannten Homings in das Knochenmark, erwarten. Wir planen, die biologischen Konsequezen der SHP-1 Inaktivierung in AML Zellen weiter zu analysieren. Die Zelladhäsion von Wildtyp-FLT3 oder FLT3ITD exprimierenden, sowie SHP-1 depletierten Zellen an verschiedene Integrinliganden sowie an Stroma- und Endothelzellen soll untersucht werden. Substrate von SHP-1 in der Integrin-Signaltransduktion sollen identifiziert und Änderungen der Zelltransformation und das Verhalten SHP-1 depletierter Zellen in zwei Mausmodellen leukämie-ähnlicher Erkrankungen geprüft werden. Die Oxidation von FLT3ITD war durch spezifische Markierung von Sulfensäure-Resten nachweisbar und führte zur Kinase-Aktivierung, möglicherweise durch die Bildung von Dimeren über intermolekulare Disulfidbrücken. Wir beabsichtigen, die Oxidation des FLT3ITD-Kinase-Moleküls als relevanten regulatorischen Prozess weiter zu etablieren. Dazu sollen die FLT3ITD Oxidation auf endogenem Niveau nachgewiesen, die betroffenen Cysteine identifiziert, und die Dimerisierung als potentieller Aktivierungsmechanismus weiter untersucht werden. Die Konsequenzen der Cystein-Oxidation für die leukämische Transformation sollen in intakten Zellen und im Mausmodell in vivo geprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen