Analyse von post-translationalen Regulationsmechanismen und onkologischer Aktivität der Protease Taspase1 in Kopf-Hals-Tumoren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die posttranslationale Acetylierung von Nicht-Histon-Proteinen ist einer der wichtigsten molekularen Schalter, der zahlreiche zelluläre Stoffwechselwege reguliert. Bemerkenswerterweise sind Proteasen im vorhergesagten humanen Acetylom deutlich unterrepräsentiert. Die Threonin-Aspartase1 (Taspase1) ist eine Protease mit pathobiologischer Relevanz und wird durch bisher ungeklärte Mechanismen reguliert. Vorangegangene Arbeiten zeigten eine vermehrte Taspase1-Expression in soliden Tumoren des Kopf-Hals-Bereiches, so dass die Taspase1 als ein vielversprechender neuer Biomarker in den Fokus der Forschung gerückt ist. Um die bestehenden Wissenslücken zu schließen, haben wir in unserem Projekt einen Arbeitsablauf bestehend aus zellbasierten Untersuchungen, modernen proteomischen Analysen (MS, TAILS) und der Auswertung klinischer Patientendaten verfolgt. Zusammenfassend hat unsere Arbeit mehrere neue Merkmale der Taspase1-Biologie entschlüsselt: (i) Taspase1 wird durch verschiedene Histon-Acetyltransferasen (z. B. GCN5) acetyliert, wobei die Modifikation in Abhängigkeit der Protease-Untereinheit und der Enzym-Konzentration erfolgt. (ii) Die Deacetylierung der Protease wird spezifisch von HDAC1 katalysiert, welche eine N- terminale Taspase1-Interaktionsdomäne aufweist. Taspase1 wird hingegen nicht durch HDAC2 deacetyliert. (iii) Der Acetylierungsstatus des Lysinrests K258 in Taspase1 ist entscheidend für die Gesamtacetylierung der Protease, sowie für ihre katalytische Aktivität, und kann als Hauptregulator der Acetylierung bezeichnet werden (WP II.) (iv) Die Deacetylierung von Taspase1 durch HDAC1 vermindert ihre proteolytische Aktivität, nachweisbar durch eine reduzierte Spaltung der natürlichen Taspase1-Substrate MLL, TFIIA und USF2. (v) Die Generierung von Acetylierungsmutanten und anschließende TAILS-Analyse des Degradoms schlägt bislang unbekannte Substrate der Taspase1 vor, deren Spaltung Acetylierungs-abhängig reguliert werden kann. Eine mögliche klinische Relevanz dieser Acetylierungs-abhängigen Regulation von Taspase1 zeigte sich in Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren. Patienten mit einer gleichzeitig erhöhten Expression von HDAC1 und Taspase1 zeigen ein verringertes Gesamtüberleben im Vergleich zu Tumoren mir niedriger Taspase1-Expression. Zusammenfassend ist es uns im Rahmen dieses Projekts gelungen, einen neuartigen molekularen Mechanismus aufzudecken, wie das Degradom von Taspase1 durch dynamische Acetylierung und Deacetylierung feinabgestimmt werden kann. Somit können die Ergebnisse zu einer Verbesserung des allgemeinen Verständnisses der Signalwege bei soliden Krebsarten beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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IsoMAG—An Automated System for the Immunomagnetic Isolation of Squamous Cell Carcinoma-Derived Circulating Tumor Cells. Diagnostics, 11(11), 2040.
Gribko, Alena; Stiefel, Janis; Liebetanz, Lana; Nagel, Sophie Madeleine; Künzel, Julian; Wandrey, Madita; Hagemann, Jan; Stauber, Roland H.; Freese, Christian & Gül, Désirée
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Profiling Cisplatin Resistance in Head and Neck Cancer: A Critical Role of the VRAC Ion Channel for Chemoresistance. Cancers, 13(19), 4831.
Siemer, Svenja; Fauth, Torsten; Scholz, Paul; Al-Zamel, Yara; Khamis, Aya; Gül, Désirée; Freudelsperger, Laura; Wollenberg, Barbara; Becker, Sven; Stauber, Roland H. & Hagemann, Jan
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Cloning Strategy for HDAC1/HDAC2 Hybrid Protein Expression in Mammalian Cells. Methods in Molecular Biology, 401-409. Springer US.
Gül, Désirée; Olf, Sandra; Hagemann, Jan; Stauber, Roland H. & Krämer, Oliver H.
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Impact of Secretion-Active Osteoblast-Specific Factor 2 in Promoting Progression and Metastasis of Head and Neck Cancer. Cancers, 14(9), 2337.
Gül, Désirée; Schweitzer, Andrea; Khamis, Aya; Knauer, Shirley K.; Ding, Guo-Bin; Freudelsperger, Laura; Karampinis, Ioannis; Strieth, Sebastian; Hagemann, Jan & Stauber, Roland H.
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The Vitamin D Receptor–BIM Axis Overcomes Cisplatin Resistance in Head and Neck Cancer. Cancers, 14(20), 5131.
Khamis, Aya; Gül, Désirée; Wandrey, Madita; Lu, Qiang; Knauer, Shirley K.; Reinhardt, Christoph; Strieth, Sebastian; Hagemann, Jan & Stauber, Roland H.
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Exploiting Vitamin D Receptor and Its Ligands to Target Squamous Cell Carcinomas of the Head and Neck. International Journal of Molecular Sciences, 24(5), 4675.
Koll, Laura; Gül, Désirée; Elnouaem, Manal I.; Raslan, Hanaa; Ramadan, Omneya R.; Knauer, Shirley K.; Strieth, Sebastian; Hagemann, Jan; Stauber, Roland H. & Khamis, Aya
