Rolle des Cullin 7 E3 Ubiquitinligasekomplex in der intrauterinen Wachstumskontrolle
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Culline sind struktureller Bestandteil der Cullin-RING E3 Ubiquitinligasen, die eine zentrale Rolle für die selektive Degradation zellulärer Proteine durch das 26S Proteasom spielen. Cullin7 (CUL7) assembliert als Gerüstprotein den multimeren CUL7 E3 Ligasekomplex, der aus dem Adapterprotein Skp1, dem F-Box Protein Fbw8 und dem RING Fingerprotein ROC1 besteht. Mutationen im CUL7 Gen wurden bei Patienten mit dem autosomal-rezessiven 3M-Syndrom (OMIM 273750) und Yakut Short Stature Syndrom identifiziert, die durch prä- und postnatale Wachstumsstörungen gekennzeichnet sind. Da auch CUL7 und Fbw8 Knockout Mäuse intrauterine Wachstumsstörungen aufweisen, ist es unsere Hypothese, dass CUL7 eine wichtige Rolle für die intrauterine Wachstumsregulation spielt. Ziel des Forschungsprojekts war es, 1. zelluläre Substrate der CUL7 E3 Ligase zu identifizieren und 2. Mechanismen zu charakterisieren, durch welche die CUL7 vermittelte proteasomale Degradation dieser Substrate an der Wachstumsregulation beteiligt ist. Im Förderzeitraum konnte gezeigt werden, dass Insulin Rezeptor Substrat 1 (IRS-1) ein proteolytisches Target der CUL7 E3 Ligase ist. IRS-1 ist ein wichtiger Bestandteil des Insulin- und IGF1 Signalwegs, indem es die Rezeptoraktivierung an die intrazellulären Signalwege PI3K/Akt und Erk MAPK vermittelt. Wir konnten durch in vivo and in vitro Experimente zeigen, dass die CUL7 E3 Ligase die Ubiquitinabhängige Degradation von IRS-1 vermittelt, was durch einen negativen Feedbackmechanismus via Akt-mTOR-S6K reguliert wird. Interessanterweise wiesen embryonale Fibroblasten (MEFs) von CUL7-/- Mäusen trotz erhöhter IRS-1 Proteinlevel und Hyperaktivierung der pro-mitogenen Signalwege PI3K/Akt und Erk MAPK eine verminderte Proliferationsrate auf. Darüber hinaus wiesen die CUL7-/- Zellen charakteristische Merkmale Onkogen-induzierter Seneszenz (OIS) auf, einem tumorsuppressiven Programm, das bei Überaktivierung onkogener Signalweg induziert wird. Wir postulieren daher, dass die Akkumulation von IRS-1 durch Dysfunktion der CUL7 E3 Ligase zu einer Überaktivierung der onkogenen Signalwege PI3K/Akt und Erk MAPK Signalwege mit Induktion von OIS führt. Weitere Studien müssen zeigen, ob Onkogeninduzierter Seneszenz zur Pathogenese CUL7 assoziierter Wachstumsstörungen beiträgt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The CUL7 E3 ubiquitin ligase targets insulin receptor substrate 1 for ubiquitin-dependent degradation (2008). Molecular Cell. 30, 403-414
Xu X, Sarikas A, Dias-Santagata DC, Dolios G, Lafontant PJ, Tsai SC, Zhu W, Nakajima H, Nakajima HO, Field LJ, Wang R, Pan ZQ
