Wirkmechanistische Untersuchungen zur Beeinflussung zellulärer Signalübertragungswege durch substituierte Pteridine

Mechanistic studies on the influence of substituted pteridines on cellular signalling pathways

  • Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der wirkmechanistischen Untersuchung substituierter Pteridine im Hinblick auf die Beeinflussung zentraler Regulationswege der Proliferation, der Apoptose und des Zytoskeletts. Im Besonderen sollte die Interaktion mit dem mitogen-aktivierten Protein Kinase (MAPK)- bzw. dem Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3K)-Signalweg erforscht werden, nachdem bereits gezeigt werden konnte, dass die cAMP-erhöhende und Protein Kinase A (PKA)-aktivierende Eigenschaft der Pteridine nicht alleine für die wachstumshemmende Wirkung verantwortlich sein kann. Als zentrales Element der Proliferationskontrolle reguliert der MAPK-Signalweg die Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors ELK1. Anhand eines Reportergen-Assays sollte die Beeinflussung der ELK1-Phosphorylierung durch in Position 6 substituierte Derivate der Stammverbindung E481 (7-Benzylamino-6-chloro-2-piperazino-4-pyrrolidino-pteridin) untersucht werden. Alle Substanzen sind hinsichtlich einer Hemmung der ELK1-Phosphorylierung weniger wirksam als die Leitsubstanz E481. Zusätzlich erfolgt nur bei E481 die Hemmung der ELK1-Phosphorylierung und die des Zellwachstums in einem vergleichbaren Konzentrationsbereich. Ferner sollte die Relevanz des PI3K-Signalweges für morphologische und wachstumsregulierende Wirkungen substituierter Pteridine bestimmt werden, nachdem für E481 bereits in der Vulvakarzinomzelllinie A431 eine Hemmung der PI3K und Zytoskelettveränderungen nachgewiesen werden konnte. Die Untersuchungen ergaben, dass die PI3K als genereller Vermittler der wachstumshemmenden Eigenschaft substituierter Pteridine ausgeschlossen werden kann. Auch die morphologischen Effekte durch E481 scheinen nicht PI3K-vermittelt zu sein. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeit beschäftigte sich mit der Frage, ob die Hemmung der PI3K in A431 Zellen durch E481 eine Rolle spielt für die Arretierung im Zellzyklus und die Apoptoseinduktion. Diese Wirkungen können über den PI3K-Effektor PKB an das nachgeschaltete Signalelement Glycogen Synthase Kinase 3beta (GSK3b) und über das proapoptotisch wirkende BAD vermittelt werden, die allerdings zusätzlich mit dem PKA-Signalweg interagieren. Für die GSK3beta kann trotz einer verminderten PKB-Phosphorylierung keine verminderte Phosphorylierung festgestellt werden, was möglicherweise durch die gleichzeitig aktivierte PKA verursacht wird, die ebenfalls die GSK3beta phosphorylieren kann. Die Untersuchungen der BAD-Phosphorylierung deuten ab einer 18-stündigen E481-Inkubation eine verminderte PKA-abhängige Phosphorylierung an und lassen zudem eine verminderte PKB-abhängige Phosphorylierung vermuten. Möglicherweise trägt dies zu der E481-vermittelten Apoptoseinduktion in A431 Zellen bei. Ferner zeichnet sich nach 24-stündiger Inkubation mit E481 konzentrationsabhängig eine verringerte Phosphorylierung des Tumorsuppressorproteins pRb (Retinoblastoma) ab, was vermutlich wesentlich zum G1-Arrest beiträgt. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der E481-vermittelten Paxillinlokalisation sollten mögliche Wechselwirkungen zwischen dem cAMP-Signalweg und den morphologischen Veränderungen aufdecken. Es zeigt sich, dass eine E481 bedingte Abrundung der Zellen mit einer Paxillinabwanderung von der Plasmamembran einhergeht. Dieser Prozess findet unter Beteiligung einer Phosphatase statt- und ist nicht PKA-, vielleicht aber cAMP-vermittelt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass der Wirkmechanismus substituierter Pteridine, insbesondere von E481, wesentlich komplexer ist als bislang vermutet. Zusätzlich zu der potenten Hemmung der Phosphodiesterase 4 greift E481 in eine Reihe zentraler Signalübertragungswege (MAPK-, PI3K/PKB-Signalweg) ein. Darüber hinaus interagiert E481 wirkungsvoll mit Signalelementen, welche die Integrität des Zytoskeletts gewährleisten. Hierbei scheinen PKA-unabhängige, möglicherweise aber cAMP-vermittelte Phosphataseinduktionen eine bedeutende Rolle zu spielen.

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Metadaten
Author:Monika Kemény
URN (permanent link):urn:nbn:de:bsz:386-kluedo-15715
Advisor:Gerhard Eisenbrand
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2002
Year of Publication:2002
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2002/06/12
Tag:A431 ; BAD ; Glycogen Synthase Kinase 3 ; MCF-7 ; Paxillin
GND-Keyword:Apoptosis ; Cy; MAP-Kinase ; Phosphatidylinositolkinase <3-> ; Phosphodiesterasehemmer ; Proliferation ; Pteridine ; Signaltransduktion ; Zellskelett
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften

$Rev: 12793 $