Erforschung des Wirkungsspektrums der Protease Taspase 1 – Charakterisierung neuer Substratproteine und Untersuchung der Zellzyklusmodulation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die an der Tumorprogression beteiligte Protease Threonin Aspartase 1 (Taspase1) spaltet diverse Zielproteine wie z.B. MLL (Mixed-Lineage Leukemia) Proteine und den Transkriptionsfaktor TFIIA. Ziel dieses Projektes war zum einen, neue Erkenntnisse zum Wirkungsspektrum von Taspase1 zu gewinnen und zum anderen sollte die übergeordnete Rolle dieser Protease bei der Zellproliferation und Kanzerogenese untersucht werden. Unter den neu identifizierten Ziel-Proteinen der Taspase1 war das unkonventionelle Myosin1f (Myo1f). Im Rahmen von WP1 konnte gezeigt werden, dass Myo1f in der Lage ist Filopodien zu induzieren, was zu verstärkter zellulärer Adhäsion und Migration führte. Anhand der erzielten Ergebnisse kann geschlussfolgert werden, dass Taspase1 diese Funktion von Myo1f beeinträchtigt, da durch die Spaltung die N-terminale ATP-Bindungsstelle entfernt wird, wodurch das Myo1f-Hauptspaltungsfragment nicht mehr imstande ist, Filopodien zu induzieren oder zu verlängern. Es stellte sich heraus, dass die Taspase1- und Myo1f-Expressionslevel bei der Differenzierung von humanen Immunzellen negativ korrelieren. Daher wurde postuliert, dass die Taspase1-vermittelte Proteolyse von Myo1f ein Mechanismus zur Feinabstimmung der Filopodienformation ist, der für die Reifung von Immunzellen, insbesondere von Makrophagen von Bedeutung ist. Im Rahmen des zweiten Arbeitspaketes WP2 wurden nicht nur neue Bindungspartner von Taspase1 ermittelt, sondern auch wichtige Beiträge zum grundlegenden Verständnis dieser entwicklungs- und krebsrelevanten Protease geleistet: u.a. konnte Topoisomerase II (Topo II) mittels Co- Immunopräzipitation und Massenspektrometrie als neuer Interaktor der Taspase1 identifiziert werden. Es ist bekannt, dass Topo IIβ an der Transkriptionsinitiation von hormonregulierten Genen beteiligt ist, indem das Enzym transiente DNS-Doppelstrangbrüche erzeugt, um topologische Barrieren wie superspiralisierte oder verknotete DNS zu beseitigen und eine Zugänglichkeit der Gene für die Transkriptionsmaschinerie zu ermöglichen. Eine östrogenabhängige Anreicherung von Topo II in Taspase1-Proteinkomplexen und die Identifikation eines Östrogen-Response-Elements 7,8 kbp strangaufwärts vom TASP1-Promotor implizierten eine Funktion von Taspase1 in der zellulären Östrogenantwort. Schließlich konnte belegt werden, dass Topo IIβ-katalysierte Doppelstrangbrüche durch Taspase1 verstärkt werden. Zudem wurde gezeigt, dass Taspase1 nach Östrogen-Stimulus die epigenetische H3K4-Signatur verändert. Da die Spaltung des MLL Proteins durch Taspase1 Voraussetzung für eine effiziente MLL-vermittelte H3K4-Methylierung darstellt, trägt die proteolytische Spaltung der Taspase1-Zielproteine somit zu einer Veränderung der Genexpressionsmuster nach Hormon-Stimulus bei. Zusammenfassend konnte Taspase1 als multifunktionaler Coaktivator der Östrogen-vermittelten Transkriptionsaktivierung charakterisiert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The Taspase1/Myosin1f-axis regulates filopodia dynamics. iScience, 25(6), 104355.
Hensel, Astrid; Stahl, Paul; Moews, Lisa; König, Lena; Patwardhan, Rutuja; Höing, Alexander; Schulze, Nina; Nalbant, Perihan; Stauber, Roland H. & Knauer, Shirley K.
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Taspase1 Facilitates Topoisomerase IIβ-Mediated DNA Double-Strand Breaks Driving Estrogen-Induced Transcription. Cells, 12(3), 363.
Oelschläger, Lisa; Stahl, Paul; Kaschani, Farnusch; Stauber, Roland H.; Knauer, Shirley K. & Hensel, Astrid
