302

FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

Kinaseaktivität beeinflusst maßgeblich die gerichtete Migration, wobei „aktive“
PKD die Migration der Krebszellen inhibiert, während kinase-inaktive PKD die
Zellmigration stark steigerte. Sowohl für PKD1, als auch für PKD2 konnte zudem
in vitro eine Bindung an F-Aktin nachgewiesen werden. Die Bindung an F-Aktin ist
eine Eigenschaft, die bereits für eine Reihe Aktin-regulierender Proteine beschrie-
ben wurde. Eine entsprechende Bindung von PKD an F-Aktin könnte daher auch
die Phosphorylierung seiner in two-Substrate ermöglichen. Ziel dieses Projektes war
es, PKD-kontrollierte Signalwege, die für die Migration und Invasion von Krebszel-
len relevant sind, zu identifizieren. Im Jahr 2009 konnten wir zeigen, dass PKD die
Migration durch Phosphorylierung der Phosphatase Slingshot 1 (SSH1), die an der
Kontrolle von Polymerisations- und Depolymerisations-Prozessen des Aktin-Zyto-
skeletts beteiligt ist, kontrolliert. SSH1 reguliert den Aktivitätszustand des ubiquitären
Aktin-Depolymerisations- und „Severing“-Faktors Cofilin durch Dephosphorylie-
rung von Ser3. Cofilin depolymerisiert Aktin-Filamente und erzeugt durch „Sever-
ing“ neue „barbed ends“ als Nukleationskerne für die Polymerisation am „leading
edge“ in Folge eines gerichteten Stimulus. Die Aktivität von SSH1 wiederum wird
durch PKD1 über eine Phosphorylierung der Serine 937 und 978, die innerhalb
eines Aktin-Bindemotivs liegen, inhibiert. Eine Bindung von 14-3-3 Proteinen führt
dann zur Sequestrierung von SSH1 in das Zytoplasma, was eine reduzierte Aktivie-
rung von Cofilin und eine Inhibition der Migration zur Folge hat. Interessanter-
weise sind die beiden Serine 937 und 978 weder in SSH2- noch in SSH-Varianten
anderer Spezies (z.B. Drosophila melanogaster) konserviert. Ob und wie diese SSH-
Proteine auf posttranslationaler Ebene reguliert werden, ist daher noch völlig unklar.
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 identi-
fizieren, die in humanem SSH2 und in allen Spezies (Säugern, Drosophila, Xenopus
etc.) konserviert ist. Wir konnten zeigen, dass die Phosphorylierung an dieser Stelle
die Bindung des Substrates p-Cofilin an SSH und damit direkt die SSH-Phosphata-
seaktivität in vitro und in vivo inhibiert. Darüber hinaus kontrolliert diese Phos-
phorylierung die Lokalisation von SSH1 an fokalen Kontakten und ist vermutlich
für den „Turnover“ 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).
In den Jahren 2012 und 2013 haben wir uns überwiegend mit der Regulation
der LIMK2 durch PKD beschäftigt. Hier konnten wir zeigen, dass PKD-vermittelte
Phosphorylierung von LIMK2 an Serin 289 die Kinaseaktivität positiv reguliert, d. h.
Cofilin wird verstärkt durch LIMK2 phosphoryliert und damit inaktiviert. Interes-
santerweise beeinflusst diese Phosphorylierung die Zelladhäsion negativ. Unsere
Daten zeigen, dass die Expression der wildtypischen LIMK2 Zelladhäsion stark inhi-
biert während eine phosphorylierungsdefiziente LIMK2-S289A weniger starke
Effekte aufweist. Dies zeigt sich auch in der durch LIMK2-induzierten F-Aktin-
Akkumulation: Diese ist in LIMK2-S289A exprimierenden Zellen deutlich
schwächer ausgeprägt. Maßgebend für diesen Effekt auf Zelladhäsion durch LIMK2