Zelluläre Bindungspartner und molekulare Wirkmechanismen humaner Guanylat-Bindungsproteine in Endothelzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Guanylat-Bindungsproteine sind eine Familie großer GTPasen. In vorhergehenden Arbeiten wurde gezeigt, dass GBP-1 die anti-angiongenen Wirkungen inflammatorischer Zytokine auf Endolthelzellen vermittelt. Im Rahmen des geförderten Projekts konnte sowohl die klinische Bedeutung dieses Befundes als auch die zugrunde liegenden Mechanismen in weiten Teilen aufgeklärt werden. In klinisch orientierten Arbeiten wurde GBP-1 als unabhängiger prognostischer Marker im kolorektalen Karzinom identifiziert der eine TH1 ähnliche Immunaktivierung anzeigt und mit einer ausgeprägten immunangiostatischen Reaktion einhergeht. Dieses führte zu einem hochsignifikanten verlängerten 5-Jahresüberleben der entsprechenden Patienten. Die Hemmwirkung von GBP-1 auf Angiogenese konnte zudem in verschiedenen Tiermodellen und in vitro-Modellen in der Zellkultur abgesichert werden. Unter anderem zeigten diese Arbeiten, dass GBP-1 auch eine antiangiogene Wirkung auf endotheliale Vorläuferzellen ausübt indem es in diesen Zellen eine vorzeitige Differenzierung induziert. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass GBP-1 über die Aufregulation des Integrins α4 eine effiziente Hemmung des Ausbreitung und Migration von Endothelzellen bewirkt, was nahe legte, dass dieses Protein möglicherweise mit Funktionen des Zytoskellets interferiert. Vertiefende Analysen zur Funktion und Struktur von GBP-1 zeigten, dass (1) GBP-1 mit anderen Mitgliedern der GBP-Familie interagieren kann und dass die wechselseitigen Interaktionen in hierarchischen Positionseffekten resultieren. (2) Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die von der GTPase-Funktion abhängige Dimerisierung von GBP-1 zur Exposition eines weiteren Interaktionsmotivs im C-terminalen Bereich des Proteins führt, wodurch die Bildung tertamerer Komplexe gefördert wird. (3) Im Rahmen der Isolierung zellulärer Bindungspartner konnte insbesondere Aktin als wesentlicher Bindungsfaktor identifiziert werden. Die GBP-1-Expression allein ist ausreichend um die Aktinfasern in Zellen aufzulösen, ähnlich wie dies bei einer Behandlung von Zellen mit IFN-γ beobachtet wird. Eine Hemmung der GBP-1-Expression unterdrückte die Wirkung von IFN-γ auf das Zytoskelett vollständig. Dies legt nahe, dass dieser Mechanismus eine wesentliche Bedeutung für die beobachtete GBP-vermittelte Hemmung der Zellmigration und Invasion besitzt. Das geförderte Projekt bestätigte die wichtige Rolle von GBP-1 bei der endogenen Tumorabwehrreaktion und ergab neue Einblicke in die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Angiostatic immune reaction in colorectal carcinoma: impact on survival and perspectives for antiangiogenic therapy. Int J Cancer 123, 2120-9 (2008)
Naschberger, E., R.S. Croner, S. Merkel, A. Dimmler, P. Tripal, K.U. Amann, E. Kremmer, W.M. Brueckl, T. Papadopoulos, C. Hohenadl, W. Hohenberger & M. Stürzl
- Guanylate binding protein-1 inhibits spreading and migration of endothelial cells through induction of integrin α4 expression. FASEB J 22, 4168-78 (2008)
Weinländer, K., E. Naschberger, M.H. Lehmann, P. Tripal, W. Paster, H. Stockinger, C. Hohenadl & M. Stürzl
- Intracellular trafficking of guanylate-binding proteins is regulated by heterodimerization in a hierachical manner. PLOS One 7, 5 (2010)
Britzen-Laurent, N., M. Bauer, V. Berton, N. Fischer, A. Syguda, S. Reipschläger, E. Naschberger, C. Herrmann & M. Stürzl
- Mechanism of GTPase activity-induced self-assembly of human guanylate binding protein 1. J Mol Biol 400, 63-70 (2010)
Vöpel, T., A. Syguda, N. Britzen-Laurent, S. Kunzelmann, MB Lüdemann, C. Dovengerds, M. Stürzl & C. Herrmann
- The interferon gamma-induced human guanylate binding protein 1 inhibits mammary tumor growth in mice. Mol Med 16, 177-87 (2010)
Lipnik, K., E. Naschberger, N. Gonin-Laurent, P. Kodajova, H. Petznke, S. Rungaldier, S. Astigano, S. Ferrini, M. Stürzl & C. Hohenadl
- Role of guanylate binding protein-1 in vascular defects associated with chronic inflammatory diseases. J Cell Mol Med 15, 1582-92 (2011)
Hammon, M., M. Herrmann, O. Bleiziffer, G. Pryymachuk, L. Andreoli, L.E. Munoz, K.U. Amann, M. Mondini, M. Gariglio, P. Airó, V.S. Schellerer, A.K. Hatzopoulos, R.E. Horch, U. Kneser, M. Stürzl & E. Naschberger
