Die Bedeutung der Disintegrin Metalloproteinase ADAM15 für die chondrozytäre Zell-Matrix-Interaktion in der Pathogenese der Osteoarthrose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Disintegrin Metalloproteinase ADAM15, die in Chondrozyten wie auch in hyperplastischen Synovialfibroblasten bei entzündlich degenerativen Gelenkerkrankungen heraufreguliert ist, besitzt eine anti-apoptotische Funktion. So konnte gezeigt werden, dass nach Apoptose Induktion mittels Camptothecin osteoarthrotische Chondrozyten den sog. X-linked inhibitor of apoptosis (XIAP) ausschließlich hochregulieren, wenn ADAM15 exprimiert wird (1). XIAP ist ein Protein, das aktivierte Caspase 3 direkt inhibiert, und damit der Exekution des durch verschiedenste Agentien induzierten programmierten Zelltods entgegenwirkt. Da XIAP in seiner Funktion als Caspase 3 Inhibitor erst spät nach erfolgter apoptotischer Aktivierung der Caspase Kaskade eingreift und auch keine direkte Interaktion von ADAM15 mit XIAP besteht, war von Interesse, Proteine zu identifizieren, die an den zytoplasmatischen Teil von ADAM15 binden und damit zu der antiapoptotischen Eigenschaft von ADAM15 beitragen können. Mittels Ko-Immunpräzipitation und Mammalian-two hybrid konnte eine Interaktion von ADAM15 mit der Fokalen Adhesion Kinase (FAK) gezeigt werden (2). FAK ist eine non-receptor tyrosine kinase und vermag über Integrine und Wachstumsfaktor-Rezeptoren perzipierte Stimuli in zelluläre Wachstums-, Differenzierungs- sowie Überlebenssignale zu transformieren. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass Apoptose-Induktion ausgelöst durch genotoxischen Stress in der Phosphorylierung von FAK an ihrer Auto-Phosphorylierungs-Stelle Y397, sowie den Tyrosinen Y576 und Y861, welche präferentielle Zielstrukturen der Modifikation durch die Src Kinase sind, resultiert. Diese Aktivierung von FAK war jedoch ~ 3 fach reduziert, wenn ADAM15 durch siRNAs herunter reguliert wurde bzw. in Chondrozyten, die ADAM15 ohne die zytoplasmatische Domäne exprimieren. Darüber hinaus konnte ebenfalls eine verstärkte Phosphorylierung der Src Kinase nach Apoptose Induktion durch Camptothecin in den ADAM15-transfizierten Chondrozyten und Synovialfibroblasten nachgewiesen werden (2). Zudem konnte in Caspase 3/7 Aktivitäts-Assays gezeigt werden, dass die nach Apoptose Induktion ausgelöste anti-apoptotische FAK/Src Signaltransduktion, welche durch ADAM15 signifikant verstärkt ist, mittels selektiven Signaltransduktions-Inhibitoren blockiert werden kann (3). Eingesetzt wurden zwei Kinase-Inhibitoren: FAK Inhibitor 14 inseriert direkt in eine Bindungstasche an der Auto-Phosphorylierungstelle Y397 von FAK und blockiert ihre Aktivierung, sowie PP2, ein klassischer Inhibitor der Src Kinase. Zusammenfassend, ADAM15 trägt maßgeblich zu einer Apoptoseresistenz von Chondrozyten und Synovialfibroblasten bei, indem es FAK und Src mediierte Überlebens-Signaltransduktionswege aktiviert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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ADAM15 exerts an antiapoptotic effect on osteoarthritic chondrocytes via up-regulation of the X- linked inhibitor of apoptosis. Arthritis & Rheumatology, Vol. 62. 2010, Issue 5, pp. 1372-1382.
Böhm B., Hess S., Krause K., Schimer A., Ewald W., Aigner T., Burkhardt H.
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ADAM15 protein amplifies focal adhesion kinase phosphorylation under genotoxic stress conditions. Journal of Biological Chemistry, Vol. 287. 2012, pp. 21214-21223.
Fried D., Böhm B.B., Krause K., Burkhardt H.
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ADAM15 adds to apoptosis resistance of synovial fibroblasts by modulating focal adhesion kinase signaling. Arthritis & Rheumatology, Vol. 65. 2013, Issue 11, pp. 2826-2834.
Böhm B., Freund I., Krause K., Kinne R.W., Burkhardt H.
