Isolation und molekulare Charakterisierung des Apoptose-induzierenden Metastasensuppressors C33/CD82

Die Apoptose ist ein genetisch codiertes Suizidprogramm, das es
jeder eukaryontischen Zelle erlaubt, auf bestimmte endogene oder
äußere Signale mit einem kontrollierten Degradations- und
Absterbeprozess zu reagieren. Auf diese Weise werden dem Organismus
überzählige oder geschädigte Zellen entzogen, ein Prozess, der z.B.
bei Krankheiten wie Krebs zumindest partiell ausser Kraft gesetzt
ist. Um neue Einblicke in das erst in Teilen aufgedeckte Netzwerk
Apoptose-induzierender Gene zu erhalten, wurde im Rahmen dieser
Arbeit ein Expressions-Screeningverfahren zur Identifikation neuer
proapoptotischer Gene eingesetzt. Mit diesem Verfahren, das auf der
Fähigkeit der Gene dominant Apoptose zu induzieren basiert, wurden
mehr als 50 neue Apoptose-induzierende Gene isoliert, von denen
einige Ursache bestimmter Krankheiten sein könnten. Aus diesen
wurde das Metastasensuppressorgen C33/CD82 für weitere
Untersuchungen ausgewählt, da seine Expression in zahlreichen stark
metastasierenden Tumoren herabreguliert ist und es bislang nicht
als proapoptotisch beschrieben wurde, obwohl es eines der bislang
bestcharakterisiertesten Metastasensuppressorgene ist und die
Apoptose ein kritischer Faktor bei der Metastasierung ist.
C33/CD82-Apoptose erfolgt durch Aktivierung der Mitochondrien.
Dadurch kommt es zum Zusammenbruch des mitochondrialen
Membranpotentials und zur Freisetzung proapoptotischer Faktoren in
das Cytoplasma, wo diese Caspasen aktivieren, sodass es zur
Ausprägung charakteristischer Merkmale der Apoptose kommt: neben
morphologischen Veränderungen, wie der Ausbildung apoptotischer
Körperchen, wird Phosphatidylserin exponiert und die DNA und
bestimmte Proteine werden degradiert. Ausgelöst wird die
C33/CD82-Apoptose durch Superoxidanionen, die anders als bei
Standard-Apoptosewegen nicht an der mitochondrialen
Elektronentransportkette gebildet werden. Darüber hinaus wurde in
dieser Arbeit demonstriert, dass auch einige andere Mitglieder der
Tetraspanin-Superfamilie, der C33/CD82 angehört, Apoptose
induzieren: hierzu zählen CD9, CD37, CD81 und CD151 und in
geringerem Umfang auch CD53 und CD63. Mit Hilfe trunkierter
Mutanten wurde der für die Apoptoseinduktion verantwortliche
Bereich auf die ersten 119 Aminosäuren von C33/CD82 eingegrenzt.
Nach den Ergebnissen dieser Arbeit ist die C33/CD82-Apoptose eine
wesentliche neue Eigenschaft des Proteins: Sie könnte neben der
Beeinflussung der Zellmotilität, die durch E-Cadherin und Integrine
vermittelt wird, mit denen C33/CD82 interagiert, und der
Internalisierung des EGF-Rezeptors, die durch C33/CD82 beschleunigt
wird, zur Wirkung des Proteins als Metastasensuppressor beitragen.
Die Überexpression von C33/CD82 induziert nicht nur Apoptose in
allen getesteten Tumorzelllinien, sondern auch unter hypoxischen
Bedingungen. In vivo sind derartige Bedingungen im Inneren nicht
vaskularisierter Tumore und Metastasen zu finden. Dort könnten sie,
bedingt durch die Hypoxie-aktivierbaren Transkriptionsfaktoren p53
und NF﷓IL﷓6, zu einer Verstärkung der C33/CD82-Expression führen.
Die Vermeidung von Hypoxie-induzierter C33/CD82-Apoptose könnte ein
Grund dafür sein, dass die Expression von C33/CD82 in vielen
untersuchten stark metastasierenden Tumoren herabreguliert ist.
Eine Besonderheit von C33/CD82 ist, dass nicht nur seine
Überexpression dominant Apoptose induziert, sondern dass bereits
das normale Expressionsniveau Zellen für wenigstens einen
spezifischen proapoptotischen Stimulus sensitiviert. Im Fall dieser
Arbeit war dies Cycloheximid, welches stellvertretend für weitere
applizierbare und möglicherweise therapeutisch verwendbare Stimuli
stehen könnte. Vielleicht existiert auch ein Cycloheximid
entsprechender endogener Stimulus, der wie Cycloheximid
ausschließlich in C33/CD82-positiven Zellen Apoptose auslöst. Die
in dieser Arbeit entdeckten Fähigkeiten von C33/CD82, dominant
Apoptose zu induzieren und Zellen für Apoptoseinduktion zu
sensitivieren, sind neue Eigenschaften des Metastasensuppressors
C33/CD82, die zu der in vivo beobachteten, in der Literatur
vielfach beschriebenen Metastasensuppression beitragen können.