Antrag - Universitätsmedizin Mainz

NMFZ
Interdisziplinäre Forschungsplattform für
Naturwissenschaften und Medizin
Antrag
auf Förderung eines Vorhabens durch das
Naturwissenschaftlich-Medizinische Forschungszentrum (NMFZ)
Hauptantragssteller:
Name:
__Prof. Dr. Dirk Schneider_________________________
Einrichtung:
__Institut für Pharmazie und Biochemie
__Fächergruppe Biochemie
Anschrift:
__Johann-Joachim-Becher-Weg 30, 55128 Mainz_______
Telefon:
__39-25833_____________________________________
Fax:
__39-25348_____________________________________
e-mail:
[email protected]______________________
Beteiligte Fachbereiche: __Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften / Medizin__
Das Vorhaben betrifft die Kategorie
X
Anschubfinanzierung
Fortsetzung eines bereits geförderten Projekts
Core Facilities
Workshops und internationale Symposien
Beantragter Förderzeitraum:
___01.01.2012 – 31.12.2012_________________
Beantragte Fördersumme:
___40.000€________________
Zusätzliche Angabe bei Beantragung in den Kategorien Anschubfinanzierung, Fortsetzung
eines bereits geförderten Projekts und Workshops/Symposien:
Weitere Antragssteller: __ PD Dr. Susanne Strand, Universitätsmedizin, I. Medizinische
Klinik, Mainz
Ich versichere, dass anderweitige Fördermittel der Universität oder Universitätsmedizin für
das Vorhaben nicht zur Verfügung stehen. Bei einer gewünschten Parallelförderung von
Projekten Dritter (z.B. DFG, BMBF usw.) ist die Notwendigkeit dieser Zusatzfinanzierung
darzustellen.
Mainz, den 09.11.2011______ Unterschrift des Antragsstellers: _
Tumorbiologische Konsequenzen einer Mutation in der CD95-Transmembrandomäne
Zur Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase und der Eliminierung von infizierten oder
entarteten Zellen kommt der Apoptose eine fundamentale Rolle zu. Die Initiation apoptotischer
Prozesse kann durch die sogenannten Todesrezeptoren ausgelöst werden, die sich auf der
Zellmembran befinden. Hierbei ist v. a. der CD95-Rezeptor (auch bekannt als APO-1/Fas), ein
Mitglied der Tumornekrosefaktor-Rezeptor (TNF-R)-Superfamilie, von großer Bedeutung. Sein
physiologischer Ligand, CD95L, ist vor allem in der Plasmamembran von aktivierten T-Lymphozyten
und natürlichen Killerzellen lokalisiert, wo er die Eliminierung von transformierten und infizierten
Zellen induziert. Es zeigt sich jedoch, dass viele Tumorzellen resistent gegen CD95-vermittelte
Apoptose sind. Diese Insensibilität scheint bei der Tumorprogression einen entscheidenden
selektiven Überlebensvorteil darzustellen und ein permissives Umfeld für zusätzliche Mutationen zu
schaffen. Aktuelle Untersuchungen zeigen außerdem, dass die Aktivierung des CD95-Rezeptors
nicht nur eine Apoptose-induzierende, sondern in Abhängigkeit vom pathophysiologischen Kontext
auch eine tumorpromovierende Wirkung durch die Aktivierung von entzündungs- und
proliferationsfördernde Signalwegen entfaltet.
In der AG Strand konnten mehrere Mechanismen identifiziert werden, über welche ein
dereguliertes CD95-System zur Pathogenese verschiedener Lebererkrankungen beiträgt. Anhand
der apoptoseresistenten Hepatomzellinie Huh7 konnten wir zeigen, dass die alleinige Expression
des CD95-Rezeptors ausreicht, um die Zellen für Apoptosestimuli zu sensibilisieren. In weiteren
Vorarbeiten konnten in der AG Schneider klare Hinweise darauf erhalten werden, dass eine
Mutation des Prolin167-Restes im Bereich der CD95-Transmembrandomäne die Interaktion der
Transmembranhelices stört. Da die Transmembrandomäne an der Signalweiterleitung über den
CD95-Rezeptor vermutlich entscheidend beteiligt ist, könnte diese Mutation die Immunantwort
beeinflussen und über die Bindung von alternativen Adaptorproteinen anstatt Apoptoseinduzierende auch Zell-proliferative Signale vermitteln. Die physiologische Relevanz dieser Mutation
wird unterstützt durch die Tatsache, dass eine vergleichbare Mutation auch schon bei Follikulären
Lymphomen nachgewiesen wurde. Zellbiologische Untersuchungen zur biologischen Funktion und
biochemisch/biophysikalische Untersuchungen zu den strukturellen Konsequenzen dieser Mutation
existieren jedoch derzeit noch nicht. Um die strukturellen Auswirkungen und zellulären
Konsequenzen eines in der Transmembrandomäne mutierten CD95-Rezeptors detailliert zu
untersuchen, werden wir folgende Analysen in enger Kollaboration durchführen:
1. Durch gerichtete Mutagenese soll Prolin167 gegen Alanin ausgetauscht und ein
mutiertes CD95-Expressionskonstrukt generiert werden.
2. Nach Transfektion des wildtypischen und mutierten CD95-Konstrukts in CD95-negative
Huh7-Hepatomlinien (funktionaler Apoptosesignalweg) soll der Einfluss auf die
Apoptosesensitivität und das Proliferationsverhalten, und der entsprechenden
Signalwege analysiert werden.
3. Die mögliche Rolle spezifischer Interaktionen der CD95-Transmembrandomäne sollen
durch in vitro Analysen untersucht werden, um die zellbiologische Ergebnisse zur
Auswirkung der Mutation strukturell deuten zu können.
Es handelt sich bei den geplanten Untersuchungen um ein fachübergreifendes Projekt, das nur
durch eine enge Zusammenarbeit der AG Schneider (Molekulare Membranbiochemie) und AG
Strand (Pathophysiologie des CD95-Rezeptors) realisierbar ist. Bestätigt sich ein Einfluss der
Mutation auf das zelluläre Verhalten der Tumorzellen, sollen längerfristig anhand eines neu
etablierten syngenen Tumormodells die Immunologischen Konsequenzen der Prolin167-Mutation
weiter charakterisiert werden. Für diese Untersuchungen planen wir dann eine Förderung durch die
DFG oder die Deutsche Krebshilfe zu beantragen.
Projektrelevante eigene Veröffentlichungen:
Strand, S. et al., (1996) Lymphocyte apoptosis induced by CD95 (APO-1/Fas) ligand-expressing tumor cells--a mechanism
of immune evasion? Nat Med., 2:1361-6.
Strand S. et al., Hepatic failure and liver cell damage in acute Wilson's disease involve CD95 (APO-1/Fas) mediated
apoptosis. Nat Med. (1998) 4(5):588-93.
Strand, S., et al., (2004) Cleavage of CD95 by Matrix-Metalloproteinase-7 induces apoptosis resistance in tumor cells,
Oncogene 23: 3732-3736.
Strand, S., et al., (2004) Placenta-derived CD95 ligand causes liver damage in hemolysis, elevated liver enzymes, and low
platelet count syndrome. Gastroenterology 126:849-58
Barreiros,AP, et al., (2009) EGF and HGF levels are increased during active HBV infection and enhance survival signaling
through extracellular matrix interactions in primary human hepatocytes. Int J Cancer, 124(1):120-9.
Cymer, F. and Schneider, D. (2010) Transmembrane helix-helix interactions involved in ErbB receptor signaling, Cell
Adhesion & Migration 4, 299 - 312
Anbazhagan V and Schneider D. (2010) The membrane environment modulates self-association of the human GpA TM
domain -Implications for membrane protein folding and transmembrane signaling, Biochim. Biophys. Acta (Biomembranes)
1798, 1899-1907