Charakterisierung der Plasmamembran-assoziierten Prohibitine in der Regulation von RAS-Aktivierung und Tumorgenese

• Antragsteller: Professor Dr. Krishnaraj Rajalingam
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417198367

Prohibitine sind evolutionär konservierte Proteine, die vor allem durch ihre Funktion in den Mitochondrien und der Cristae-Morphogenese bekannt sind. Wir haben entdeckt, dass Prohibitin für die Aktivierung der Serin-Threonin-Kinase CRAF in der Zellmembran benötigt wird. CRAF ist die zentrale Komponente der RAS-RAF-MAPK-Kaskade, die fundamentale Prozesse in der Zelle kontrolliert. Die RAS-Onkogene gehören zu den wichtigsten humanen Onkogenen: Fast 30 % der humanen Karzinome gehen auf Mutationen in RAS-Proteinen zurück. Da RAS als pharmakologisch nicht angreifbar gilt, zielen die bisher entwickelten Inhibitoren - mit bescheidenem klinischen Erfolg - auf nachgeschaltete Kinasen ab. Da PHB1 für die Aktivierung der CRAF-Kinase benötigt wird, sind niedrigmolekulare Inhibitoren, die die Interaktion von PHB1-CRAF blockieren, daher von großem Interesse. Kürzlich veröffentlichte Untersuchungen zeigen, dass Rocaglamide diese Interaktion inhibieren und die Aktivierung der CRAF-MAPK-Kaskade in einer Reihe von Zelllinien verhindern. Wir haben herausgefunden, dass PHB1 in NSCLC-Tumoren stark exprimiert wird und der gezielte Angriff von Zellmembran-assoziiertem PHB1 mithilfe von Liganden wie Rocaglamid und Fluorizolin die Aktivierung von MEK1 in RAS-mutierten Zelllinien verhindert. In Tiermodellen, einschließlich humaner NSCLC-Xeno- und Allotransplantate, konnten wir außerdem zeigen, dass die Behandlung mit Rocaglamid das KRAS-abhängige Wachstum von NSCLC-Tumoren verhindert. Interessanterweise blockiert Rocaglamid die Beladung von RAS mit GTP in EGF-stimulierten Zellen. Unsere vorläufigen Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Rocaglamid ein RAS-Inhibitor sein könnte und dass der gezielte Angriff auf PHB mittels chemischen Liganden zur Inhibition der KRAS-vermittelten Tumorgenese führt. Daher möchten wir die folgenden Fragen mithilfe eines hochinterdisziplinären Ansatzes, der auch chemisch-biologische Verfahren umfasst, untersuchen:1) Wie beeinflusst PHB1 die Stabilität von KRAS-GTP in Zellen? 2) Ist die beobachtete Wirkung auf Rocaglamid beschränkt, oder haben andere Flavagline ähnliche Eigenschaften? 3) Stört Rocaglamid die RAS-Dimerisierung und die Bildung von RAS-Nanoclustern? 4) Inhibieren Rocaglamide auch andere RAS-Isoformen? 5) Wie erreicht der PHB1/2-Komplex die verschiedenen Zellkompartimente? Der gezielte pharmakologische Angriff auf RAS wird seit 30 Jahren als der "Heilige Gral" der Krebsforschung betrachtet. Wir haben Rocaglamide, natürliche anti-Tumorwirkstoffe, die in nanomolaren Konzentrationen arbeiten, als mögliche Werkzeuge für den gezielten Angriff auf RAS in Zellen identifiziert. Die von uns vorgeschlagene Forschungsarbeit wird nicht nur wichtige Einblicke in die Funktionsweise von PHB und RAS geben, sondern auch eine neue therapeutische Möglichkeit für die Behandlung von RAS-abhängigen humanen Tumoren eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen