Zelluläre Strahlenempfindlichkeit und Endozytose: Die Rolle von PINCH1 und Caveolin-1

• Antragsteller: Professor Dr. Nils Cordes
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438447193

In normalen und Krebszellen spielt die Endozytose eine grundlegende Rolle bei Zellfunktionen wie Überleben, Proliferation, Metabolismus, Migration und Signaltransduktion. Caveolae, die überwiegend von Caveolin- und Cavin-Proteinen gebildet werden, vermitteln eine rezeptorunabhängige Endozytose und sind wesentlich an der Übertragung biochemischer Signale entlang inter- und intrazellulärer Signalwege beteiligt. Diese Aktionen tragen fundamental zur Regulation unterschiedlicher Zellfunktionen bei, einschließlich der schnellen Reaktion auf verschiedene Arten von Stress. Unsere früheren Studien haben gezeigt, dass Caveolin-1 in bösartigen Tumoren überexprimiert ist, als wichtige Komponente für die regelhafte Signalübertragung von Integrinen dient und als vielversprechendes Krebszielprotein fungiert, da seine Herunterregulierung menschliche Krebszellen für Radiochemotherapie sensibilisiert. Da Caveolin-1 mit Proteinen von Zytoskeletts und fokalen Adhäsionen ko-lokalisiert und ko-präzipitiert - besonders interessant ist das neue Cystein-Histidin-reiche 1 (PINCH1), das selbst eine Schlüsseldeterminante für die Radio- und Chemoresistenz darstellt - haben wir diese Wechselwirkungen im Zusammenhang mit Endozytose im laufenden Antrag untersucht. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass (i) die Expressionsniveaus der beiden Caveolae-assoziierten Proteine Caveolin-1 und Cavin1 PINCH1-abhängig sind und (ii) PINCH1 die Motilität von Caveolae nach Röntgenbestrahlung durch Wechselwirkungen mit Caveolin-1 und Cavin1 kritisch reguliert. Basierend auf dem Kenntnismangel über strahlenmodulierte Endozytose beschreiben wir in diesem Folgeantrag weitere tiefgehende Untersuchungen zur (i) Bestimmung der Interaktionsdynamik von PINCH1–Cavin1 und PINCH1–Caveolin–1 nach Röntgenbestrahlung, (ii) Identifizierung der physikalischen Bindungsstellen für die Wechselwirkung zwischen PINCH1, Cavin1 und Caveolin-1, (iii) Aufdeckung der PINCH1-abhängigen Organisation von Aktin- und Tubulin-Netzwerken und wie kritisch diese für die Motilität von Cavin1 und Caveolin-1 nach Röntgenbestrahlung sind und (iv) Identifizierung der molekularen Rekrutierungsmechanismen von Cavin1 und Caveolin-1 durch PINCH1 unter radiogenem Stress. Das vorgeschlagene Folgeprojekt befasst sich mit diesen Fragen in embryonalen PINCH1-/- Mausfibroblasten, die mit verschiedenen Varianten von PINCH1 rekonstituiert und mit Wildtyp und mutiertem Caveolin-1 und Cavin1 ko-transfiziert wurden. Durch die Visualisierung ihrer Interaktionsdynamik und die Identifizierung der physischen Bindungsstellen zwischen PINCH1, Cavin1 und Caveolin-1 soll in diesem Folgeprojekt eingehend untersucht werden, wie Bildung und Funktion von Caveolae reguliert werden und wie diese Proteine zu Resistenzprozessen und damit verbundenen inter-/intrazellulären Signalnetzwerken beitragen. Ein gezieltes Ausschalten bestimmter Komponenten der Caveolae-assoziierten Endozytose soll zur Verbesserung der Strahlenempfindlichkeit ausgenutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen