Das WIN-Kolleg

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Ergebnisse
Molekulare Mechanismen der Kontrolle der gerichteten Zellmigration durch PKD
PKD ist ein Schlüsselregulator der gerichteten Zellmigration in mehreren Krebs-
zelllinien, wie z.B. Pankreaskarzinom, Cervixkarzinom und Brustkrebszellen.
PKD-Kinaseaktivität beeinflusst maßgeblich die gerichtete Migration, wobei „akti-
ve“ PKD die Migration der Krebszellen inhibiert, während kinase-inaktive PKD
die Zellmigration stark steigerte. Ziel dieses Projektes ist es, PKD-kontrollierte Sig-
nalwege, die für die Migration und Invasion von Krebszellen relevant sind, zu iden-
tifizieren. Wir konnten in den beiden vergangenen Jahren zeigen, daß PKD die
Migration durch Phosphorylierung der Phosphatase Slingshot 1 (SSH1), die an
der Kontrolle von Polymerisations- und Depolymerisations-Prozessen des Aktin-
Zytoskeletts beteiligt ist, kontrolliert. SSH1 reguliert den Aktivitätszustand des ubi-
quitären Aktin-Depolymerisations- und „Severing“-Faktors Cofilin durch Dephos-
phorylierung von Ser3. Cofilin depolymerisiert Aktin-Filamente und erzeugt durch
„Severing“ neue „barbed ends“ als Nukleationskerne für die Polymerisation am
„leading edge“ in Folge eines gerichteten Stimulus. Die Aktivität von SSH1 wie-
derum wird durch PKD über verschiedene Phosphorylierungen inhibiert. In 2011
konnten wir in Zusammenarbeit mit der Universität Hohenheim (Dr. Dieter Maier,
Institut für Genetik) und dem Proteomzentrum Tübingen (Prof. Boris Macek) eine
PKD-Phosphorylierungsstelle an Serin 402 in humanem SSH1 identifizieren, die in
humanem SSH2 und in allen Spezies (Säugern, Drosophila, Xenopus etc.) konser-
viert ist. Wir konnten zeigen, dass die Phosphorylierung an dieser Stelle die Bindung
des Substrates p-Cofilin an SSH und damit direkt die SSH-Phosphataseaktivität in
vitro und in vivo inhibiert. Darüber hinaus kontrolliert diese Phosphorylierung die
Lokalisation von SSH1 an fokalen Kontakten und ist vermutlich für den „Turno-
ver“ dieser Strukturen und damit auch für Migration und Invasion entscheidend.
Diese Arbeit konnten wir erfolgreich in der Zeitschrift EMBO reports publizieren
(Barisic et al., 2011). Ob die von uns aufgezeigten PKD-kontrollierten Signalwege
auch für die Invasion von Zellen und damit für den Abbau der extrazellulären
Matrix relevant sind, wird in den aktuellen Arbeiten untersucht. Um vergleichbare,
quantitative Aussagen mit dem von Dr. Pacholski und S. Quint hergestellten Bio-
sensor bezüglich Zellinvasion zu erhalten, haben wir in 2011 verschiedene quanti-
tative Invasionsassays (2D, semi-2D, 3D) in unserem Labor etabliert. Momentan
untersuchen wir in diesen Assays den Effekt des Verlustes von PKD auf die Invasion
von Brustkrebszellen.
Herstellung eines optischen Biosensors für die quantitative Bestimmung von extrazellulärer
Matrixdegradation
Durch die Quantifizierung von ECM-Degradation kann eine Aussage über die Bil-
dung von Invadopodien und das invasive Potential der Zellen getroffen werden. Ein
klassischer Invadopodien-Assay ermöglicht bisher den experimentellen Nachweis
von Invadopodienbildung und ECM-Degradation. In diesem Assay werden invasive