Expression und Regulation der Cysteinprotease Cathepsin X in Prostatakarzinom-Zelllinien

Cysteinproteasen, zu denen zahlreiche Cathepsine zählen, spielen
eine wichtige Rolle in (patho)physiologischen Prozessen, die mit
Gewebedestruktion verbunden sind. In diesem Kontext wurden vor
allem Cathepsin B extrazelluläre Funktionen bei der Tumorinvasion
und -metastasierung zugeschrieben. Es häufen sich jedoch Hinweise
darauf, dass auch Cathepsin X an invasiven Vorgängen beteiligt ist.
Cathepsin X wird unter anderem in Zellen der Immunabwehr sowie in
maligne entarteten Organzellen stark exprimiert. Eine erhöhte
Expression des Enzyms wurde vor allem beim Prostatakarzinom
beschrieben. Zu Beginn dieser Arbeit war jedoch wenig über die
Mecha-nismen bekannt, die für diese Überexpression verantwortlich
ist. Durch Stimulationsversuche konnte in einem
Prostatakarzinom-Zellmodell (LNCaP) gezeigt werden, dass weder das
Androgen Testosteron, welches essentiell für die Entwicklung eines
Prostatakarzinoms ist, noch Proteine der extrazellulären Matrix
(EZM) in der Lage sind, die intra- und extrazelluläre
(Pro)Cathepsin X-Konzentration zu steigern. Ob Cathepsin X bei der
Tumorinvasion eine maßgebliche Rolle spielt, war zu Beginn der
vor-liegenden Arbeit ebenfalls weitgehend unbekannt. Deshalb wurde
die Protease unter Anwen-dung der siRNA-Technik in
Prostatakarzinomzellen (PC-3) herunter reguliert und die Zellen im
Anschluss auf ihr Invasionsvermögen analysiert. Dabei konnte nach
Niederregulation von (Pro)Cathepsin X eine signifikant verminderte
Invasivität der Zellen beobachtet werden. Da dieses Enzym nur
Carboxypeptidase-Aktivität besitzt, muss eine Beinflussung der
Zellinvasivität durch direkte Degradation der EZM allerdings
ausgeschlossen werden. Eine mögliche Wirkweise wäre, dass
Procathepsin X über dessen RGD-Sequenz an Zelloberflächenrezeptoren
bindet und durch Aktivierung von Signaltransduktionswegen die
Invasionsfähigkeit der Zellen beeinflusst. In Versuchen mit humanem
Plasma und konditio-niertem Zellmedium konnte gezeigt werden, dass
Procathepsin X extrazellulär vorkommt und somit theoretisch
RGD-abhängig an Adhäsionsmoleküle vom Integrin-Typ binden kann. Im
Verlauf dieser Arbeit mehrten sich auch Hinweise darauf, dass
Procathepsin X in der Lage ist an EZM- und Plasmaproteine zu
binden. Experimente mit rekombinanten Komponenten zeigten eine
eindeutige Interaktion mit dem EZM-Protein Fibronektin. Zudem
scheint Pro-cathepsin X mit dem Serpin α1-Antitrypsin einen
SDS-stabilen Komplex zu bilden. Die ent-sprechenden Bindungsstellen
müssen in weiteren Versuchen identifiziert sowie die bio-logische
Bedeutung dieser Interaktionen ermittelt werden.