Die Regulation und Funktion des pro-apoptotischen Bcl-2-Familienmitglieds BOK

• Antragstellerin: Dr. Halime Kalkavan
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392470008

Therapeutische Strategien gegen Krebs sind auf Zelltod ausgerichtet. Grundlegende Kenntnisse darüber wie Zellen pro-apoptotische Signale aktivieren oder unterdrücken sind daher entscheidend für die Entwicklung effektiver Krebstherapie. Die BCL2-Proteinfamilie setzt sich aus pro- und anti-apoptotischen Proteinen zusammen, welche die Permeabilisierung der mitochondrialen Außenmembran (mitochondrial outer membrane permeabilization, MOMP) kontrollieren und somit eine entscheidende Rolle für das Überleben oder den Tod einer Zelle spielen. Bis dato konnten drei aktive MOMP-Effektoren - BAX, BAK und BOK - identifiziert werden. Im Gegensatz zu BAX und BAK wird BOK nicht durch anti-apoptotische BCL2-Proteine (z.B. BCL-2, BCL-xL, BCL-W, MCL-1) reguliert.Bisherige Untersuchungen basieren auf Zelllinien in denen die pro-apoptotische Funktion des MOMP-Effektors BOK durch Ubiquitin-vermittelte Degradation unterdrückt wird. Folglich ist BOK in diesen Zellen “unstabil” und als Protein kaum nachweisbar. Stabilisierung von BOK durch Proteasom-Inhibition als auch Überexpression von BOK führt in diesen Zelllininien zum apoptotischen Zelltod. Zusammenfassend legen diese Daten nahe, dass BOK per se ein aktiver MOMP-Effektor ist und dass die Inhibition der apoptotischen Aktivität von BOK mittels des zytosolischen Arms des Endoplasmatisches Retikulum assoziierten Degradation (ERAD) Weges erfolgt.Interessanter Weise konnten wir in zahlreichen humanen Krebszelllinien und auch in normalen untransformierten Zellen konstitutiv vorhandenes, “stabilisiertes” BOK Protein nachweisen. Diese Beobachtung legt nahe, dass BOK’s MOMP-Effektorfunktion durch alternative Mechanismen inaktiviert werden kann. Unsere vorläufigen Untersuchungen indizieren, dass konstitutiv „stabilisiertes“ BOK unter bestimmten Stresssituationen (z.B. mitogener Schaden, ER-Stress) aktiviert werden kann. Die hierfür zugrundliegenden Mechanismen sind jedoch noch unerforscht. In dem hier beantragten Projekt werden wir die Funktion und Rolle von BOK in Zellen mit konstitutiver Proteinexpression untersuchen, und die Hypothese bearbeiten, dassi) konstitutiv stabilisiertes BOK unter definierten zellulären Stresssituationen am apoptotischen Tod der Zelle beteiligt ist ii) ergänzend zur Regulation von BOK durch ERAD, BOK zusätzlich durch andere Mechanismen reguliert wird um apoptotischen Zelltod zu kontrollieren.Unser Ziel ist es, die zellulären Stresssituationen, die zur Aktivierung von BOK und der damit assoziierten Apoptose führen zu definieren. Des Weiteren werden wir - anlehnend an unsere preliminären Beobachtungen - den Einfluss von posttranslationalen Modifikationen (PTM) auf die subzelluläre Lokalisation sowie Protein-Protein Interaktionen von BOK untersuchen, die maßgeblich für BOK’s Effektorfunktion sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Douglas Green, Ph.D.