Einfluss der Tumor-assoziierten Glykosylierung auf die Multifunktionalität von TIMP-1 (Tissue Inhibitor of Metalloproteinases-1)

• Antragsteller: Professor Dr. Achim Krüger
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 454309898

Um neue Targets für die Krebstherapie zu definieren, ist es notwendig, die genaue Rolle von einzelnen Proteinen in spezifischen Prozessen der Tumorprogression und Metastasierung zu verstehen. Nach der Genomics-Phase wird jetzt zunehmend beachtet, dass Proteinvarianten, die durch Expression eines einzelnen Gens entstehen, als Konsequenz posttranslationaler Modifikationen, eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen aufweisen (Pleiotropismus). Die N-Glykosylierung von Proteinen ist die vielseitigste posttranslationale Modifikation, die speziesspezifisch in eukaryotischen Zellen auftritt und wesentlich zur Regulation unterschiedlichster tumorrelevanter Prozesse, wie z.B. Signaltransduktion, Immunmodulation oder Zell-Matrix-Interaktionen beiträgt. Tumor-assoziierte Veränderung des ‘Glycome’ von Proteinen wurde kürzlich als wesentliche ‘Enabling Characteristic’ für die Ausbildung aller Merkmale von Krebs erkannt. In experimentellen Ansätzen mit Mäusen oder in vitro, wenn rekombinante Proteine mit undefiniertem Glykosylierungsmuster in funktionellen Assays eingesetzt werden, wird die Spezies- und Tumorzell-Spezifität des Glycome eher selten bedacht. Tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1), ein sezernierter multifunktioneller Faktor, der bei zahlreichen krebsassoziierten pathophysiologischen Prozessen eine wichtige Rolle spielt, ist ein Glykoprotein, das unter physiologischen Bedingungen ein spezifisches N-Glykosylierungsmuster aufweist. Glykosylierungsmodifiziertes TIMP-1 von Krebspatienten weist eine verminderte antiproteolytische Aktivität auf, wodurch tumorfördernde Effekte ausgelöst werden. In vorläufigen Experimenten konnten wir zeigen, dass auch die nicht-kanonische Tetraspanin (CD63)-vermittelte Signalfunktion von humanem TIMP-1 durch die Glykosylierung beeinflusst wird. Im aktuellen Projekt möchten wir den Einfluss differenzieller Glykosylierung auf die Multifunktionalität von TIMP-1 aufklären. Wir werden die makroheterogene Glykosylierungsabhängigkeit der TIMP-1 Bindungseigenschaften, Signalaktivität und anti-proteolytischen Funktion bestimmen. Darüber hinaus möchten wir im Kontext von Pankreaskrebs bislang unbekannte Krankheits-assoziierte Glykosylierungsmuster von humanem TIMP-1 durch N-Glycome-Analyse identifizieren. Die Ergebnisse dieser Analysen können in Zukunft für die Entwicklung neuer diagnostischer und therapeutischer Ansätze genutzt werden und helfen zusätzlich dem verbesserten Verständnis der gegensätzlichen Funktionen von TIMP-1 während der Tumorprogression. Die allgemeinere Bedeutung und der konzeptuelle Fortschritt dieser Studie über TIMP-1 liegt darin, dass der Einfluss der Glykosylierung auf die (Multi-) Funktionalität anderer klinisch relevanter Glykoproteine, einschließlich Zytokine und Interleukine, übertragen werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen