Tumor-relevante Funktionen und therapeutische Bedeutung des PP2A/PR130-Komplexes im Pankreaskarzinom

Abstract

Das duktale Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC) ist eine äußerst aggressive Tumorerkrankung, die mit einer schlechten Prognose einhergeht. Die 5-Jahres-Überlebensrate für diese Krebsart hat sich in den letzten Dekaden kaum verbessert. Daher bleibt das PDAC weltweit ein ungelöstes klinisches Problem. Es ist somit von besonderem Interesse, eine gezielte Therapiemöglichkeit für diese Krebserkrankung zu finden. Um dies zu bewerkstelligen, ist eine molekulare Charakterisierung der PDAC Subtypen notwendig. So können behandlungsspezifische Vulnerabilitäten identifiziert werden. In dieser Dissertation werden verschiedene Proteine in murinen PDAC Zelllinien durch spezifische Inhibitoren blockiert und somit direkt angesprochen. Die Hemmung der de novo dNTP-Synthese durch den Ribonukleotid-Reduktase Inhibitor (RNRi) Hydroxyurea (HU) bewirkt eine Induktion der Apoptose im murinen PDAC Zellsystem, wobei der Masterkinase ATM in diesen HU-behandelten Zelllinien eine pro-apoptotische Rolle zugesprochen wird. Eine Kombination mit dem Histondeacetylase-Inhibitor (HDACi) MS-275 steigert den HU-bedingten DNA-Replikationsstress, welcher mit einer gesteigerten Expression der PP2A-Untereinheit PR130/PPP2R3A, sowie einer Expressionsabnahme der RNR Untereinheit RRM2 und des DNA-Reparaturproteins RAD51 einhergehen. Im direkten Vergleich mit dem neuartigen RNRi COH29 und dem Topoisomerase-1 Inhibitor Irinotecan (IT), ist HU hinsichtlich der Induktion von Apoptose und DNA-Replikationsstress weitaus überlegen. Diese Daten zeigen neue Einblicke in ein zytotoxisches, ATM-reguliertes und HDAC-abhängiges Replikationsstressprogramm in murinen PDAC Zellen. Onkogene Signalkaskaden sind in vielen Tumoren, einschließlich im PDAC, mutiert. Dabei können Kinasen über Proteinphosphorylierungen, sowie Phosphatasen über Proteindephosphorylierungen, die Entstehung von Krebszellen und deren Therapieresistenz antreiben. Obwohl die Funktionen von Phosphatasen in Tumoren weitgehend unerforscht sind, gibt es erste Hinweise darauf, dass Phosphatasen vielversprechende Ansatzpunkte für neuartige therapeutische Maßnahmen darstellen. Die Proteinphosphatase 2A (PP2A) ist ein heterotrimeres Enzym, welches in vielen zellulären Prozessen wie der DNA-Reparatur, Apoptose, Autophagie und Zellproliferation beteiligt ist. Diese Serin/Threonin-Phosphatase besteht aus der strukturellen Untereinheit PP2A-A, der katalytischen Untereinheit PP2A-C und der regulatorischen Untereinheit PP2A-B. Eine erhöhte Expression von PR130, welche eines der regulatorischen Untereinheiten von PP2A ist, korreliert mit der Aggressivität des PDACs und schlechteren Überlebenschancen der PatientInnen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass der PP2A-Inhibitor Phendion (PD) in mesenchymalen murinen und in humanen PDAC Zellen einen proteasomalen Abbau von PR130 auslöst, welche mit der Induktion des Hitzeschockproteins (HSP) 70 und der Akkumulation von Proteinaggregaten einhergeht. Diese Effekte sind toxisch und spiegeln sich in hohen Apoptoseraten wider. Darüber hinaus leitet PD die Apoptose in PDAC Zellen unabhängig von dem Tumorsuppressor p53 ein. Die Transfektion der PDAC Zelllinien mit einer siRNA erlaubt einen transienten knockdown von PR130, wodurch diese Zellen gegenüber PD sensitiviert werden. Diese Daten legen nahe, dass der PP2A-PR130-Komplex Proteine dephosphoryliert und dadurch die Bildung von Proteinaggregaten in Tumorzellen verhindert. Die Wirkung des neuartigen PP2Ai PD wird im Rahmen dieser Arbeit auch in verschiedenen Leukämiezellen, in human Retinal Pigment Epithelial-1 (RPE-1) und in normalen Blutzellen (peripheral blood mononuclear cells, PBMCs) untersucht. Ein weiterer Teil dieser Arbeit zeigt, dass der Zellzyklus und seine Übergangspunkte in PDAC und in leukämischen Zellen therapeutisch angegriffen werden können. Die Kombination aus PD und dem WEE1-Kinase-Inhibitor Adavosertib (MK-1775) resultiert in hohen Apoptoseraten und einer Anhäufung des Stressmarkers -H2AX. Die Applikation beider Inhibitoren unabhängig voneinander führt zu einem G2/M-Arrest. Die Doppelbehandlung mit PD und MK-1775 resultiert in einer mitotischen Katastrophe, die in PDAC Zellen durch die abnormale Struktur von -Tubulin und einer signifikanten Abnahme der Polo-like Kinase 1 (PLK1) belegt werden können. Zusammengenommen wurden in dieser Arbeit unterschiedliche vielversprechende Therapieansätze für PDAC gefunden, die möglicherweise für die weitere klinische Forschung innovativ sein könnten.