Analyse der extra- und intrazellulären Funktionen des Metalloprotestase-Disintegrins ADAM8 für Wachstum und Ausbreitung von invasiven Tumoren

(Deutsche Forschungsgemeinschaft, Prof. Bartsch, Dr. Schlomann, BA1606/3-1)

Progression und Ausbreitung von Tumorzellen hängen kritisch von extrazellulären Proteasen ab, die sowohl in den Tumorzellen selbst als auch in tumor-assoziierten Zellen (z.B. tumor-assoziierte Makrophagen, Immunzellen, Perizyten) aktiv sind. In den letzten Jahren haben wir ADAM8, ein Mitglied der Familie der Disintegrin-Metalloproteasen, als ein potenzielles Zielmolekül für die Therapie invasiver Tumore (Pankreas-Adenokarzinom, Mamma-Karzinom) validiert. Es konnte gezeigt werden, dass ADAM8-positive Tumore ein verstärktes Wachstum und eine erhöhte Invasivität aufwiesen und im Maus-Tumormodell zur Ausbildung von Metastasen führten. Trotz der Validierung von ADAM8 als therapeutisches Zielmolekül ist sowohl über den Mechanismus der extrazellulären ADAM8-Funktionen als auch über die ADAM8-vermittelte intrazelluläre Signaltransduktion wenig bekannt. In diesem Projekt wollen wir deshalb die Funktionen der Metalloprotease-Domäne beim Substrat-Shedding, der Disintegrindomäne bei der Interaktion mit b1 Integrin und der cytoplasmatischen Domäne bei der intrazellulären Signalübertragung biochemisch analysieren und mit den bei Tumoren beobachteten ADAM8-abhängigen Effekten korrelieren. Durch proteomische Analysen von Tumorzellen mit hoher endogener ADAM8-Expression sowie der entsprechenden Knockdown-Zellen sollen zunächst in Tumorzellen die ADAM8-abhängigen Substrate identifiziert und deren Rolle für das Wachstums- und Invasionsverhalten von Tumorzellen beschrieben werden. Die in Tumorzellen beobachtete Bindung von ADAM8 an b1 Integrin soll durch in vitro Analysen nachgewiesen und die Bindungsstelle für ADAM8 charakterisiert werden. Die Bedeutung der ADAM8-b1 Integrin-Interaktion wird dann funktionell entweder durch Deletion der Integrin-Bindungsstelle oder durch blockierende Peptide in Tumorzellen analysiert. Weiterhin sollen die Interaktionspartner der cytoplasmatischen Domäne von ADAM8 bei der Signaltransduktion in Tumorzellen untersucht werden. Dies geschieht durch die Analyse der ADAM8-abhängigen Aktivierung bereits bekannter intrazellulärer Kinasen wie ERK1/2 und FAK nach Mutagenese von SH3-proteinbindenden Domänen oder Deletionen in der cytoplasmatischen Domäne von ADAM8. Darüber hinaus sollen durch ein Hefe-2-Hybrid-Screen weitere bisher unbekannte intrazelluläre Interaktionspartner von ADAM8 identifiziert und charakterisiert werden. Die aus diesen Analysen erhaltenen Erkenntnisse sollen dann in einem in vivo Tumormodell nach Injektion in das Brustfettpolster analysiert und dadurch der individuelle Beitrag der jeweiligen Domänen und Funktionen von ADAM8 zum beobachteten Effekt auf das Tumorwachstum und die Dissemination von Tumorzellen analysiert werden. Ziel dieses Projekts ist es, ein detailliertes Verständnis der Wirkung einzelner ADAM8-Domänen auf das Tumorwachstum zu erlangen und dieses Wissen dann für ein rationales „Drug Design“ einzusetzen, um eine Strategie zur Therapie von ADAM8-positiven Tumoren zu entwerfen.