Funktionelle Charakterisierung des Cytoskelettproteins Profilin als Tumorsuppressor

Wittenmayer, Nina

Profilin ist ein ubiquitär exprimiertes Protein, dass regulierend auf das Mikrofilamentsystem von Zellen wirkt und in viele Signaltransduktionswege eingebunden ist. Für mehrzellige Organismen stellt Profilin ein essentielles Protein dar, da der „Knock Out“ von Profilin I letal ist. Darüber hinaus wirkt Profilin I als Tumorsuppressor in Brustkrebszellen, was in dieser Arbeit detaillierter untersucht werden sollte. Brustkrebszellen haben einen reduzierten Profilingehalt und die Restauration des Profilinspiegels mit Profilin I in der Zelllinie CAL51 führte zur Suppression der Tumorigenizität. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der zelluläre Profilingehalt in der Brustkrebszelllinie CAL51 mit Profilinmutanten, die jeweils in der Interaktion mit Aktin, PIP2 oder Poly-Prolin-Liganden gestört sind, erhöht. Stabil exprimierende Zellklone, die die Profilinmutanten, welche in ihrer Bindung an PIP2 oder Poly- Prolin-Liganden gestört sind, exprimieren, zeigten ein normales Wachstum-, Adhäsions- und Differenzierungs-Verhalten, ähnlich wie bei Wildtyp Profilin I-exprimierenden Zellen. Sie zeigten darüber hinaus nur eine schwache Tendenz Tumore in der Nacktmaus zu entwickeln. Im Gegensatz dazu waren Zellen, die die Profilinmutante, welche in ihrer Bindung an Aktin gestört ist, exprimierten, stark tumorigen und verhielten sich wie die Brustkrebszelllinie CAL51. Es lässt sich schlussfolgern, dass eine intakte Aktinbindungsregion am Profilinmolekül für die Tumorsuppressorfunktion von Profilin I notwendig ist.

Profilin 1 (PFN1) is a regulator of the microfilament system and involved in various signalling pathways. It interacts with many cytoplasmic and nuclear ligands. The importance of PFN1 for human tissue differentiation has been demonstrated by the findings that human cancer cells, expressing conspicuously low PFN1 levels, adopt a nontumorigenic phenotype upon raising their PFN1 level. In the present study, we characterize the ligand binding site crucial for profilin’s tumor suppressor activity. Starting with CAL51, a human breast cancer cell line highly tumorigenic in nude mice, we established stable clones that express PFN1 mutants differentially defective in ligand binding. Clones expressing PFN1 mutants with reduced binding to either poly-proline-stretch ligands or phosphatidyl-inositol- 4,5-bisphosphate, but with a functional actin-binding site, were normal in growth, adhesion and anchorage dependence, with only a weak tendency to elicit tumors in nude mice, similar to controls expressing wild type PFN1. In contrast, clones expressing a mutant with severely reduced capacity to bind actin still behaved like the parental CAL51 and was highly tumorigenic. We conclude that the actin-binding site on profilin is instrumental for normal differentiation of human epithelia and the tumor suppressor function of PFN1.

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Wittenmayer, Nina: Funktionelle Charakterisierung des Cytoskelettproteins Profilin als Tumorsuppressor. 2003.

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