GIRK Proteine in Brustkrebszellen

G-Protein aktivierte K+ Kanäle (GIRKs) sind klassische und direkte G-Protein Effektoren. Sie stellen ein Bindeglied zwischen dem Membranpotenzial der Zellmembran von elektrisch erregbarem Gewebe und dem Vorhandensein von Hormonen und Neurotransmitterstoffen dar. Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass GIRKs auch in Krebszellen vorkommen und einen signifikanten Beitrag zur Malignität von Brusttumoren leisten. Trotz der fundierten Beweise für das Vorkommen von GIRKs und der klaren Korrelation mit dem Verlauf der Erkrankung ist der zugrundeliegende, pathopyhsiologische Mechanismus derzeit noch völlig im Unklaren. Eine zentrale Hypothese des vorliegenden Projekts ist deswegen, dass GIRKs, entweder als die klassichen und bekannten G-Protein Effektoren, als G-Protein unabhängige Kaliumkanäle oder als Proteine mit Aktivitäten, die überhaupt nicht mit Kaliumpermeation in Zusammenhang stehen, ihre Wirkung auf das Krebsgeschehen entfalten. Die Experimente sollen an nicht-tumorigenen, basal B-Typ und malignen Brustkrebszellen vom luminalen Typ, mit unterschiedlichem invasivem Potenzial, furchgeführt werden. K+ Kanäle werden in den nativen Zelllinien, in solchen welche GIRK Varianten spezifisch überexprimieren, bzw. in Zelllinien wo spezifisch die für GIRK Varianten kodierenden Gene über siRNA zum "Schweigen" gebracht wurden, elektrophysiologisch charakterisiert. Der Einfluss von Umweltfaktoren, welche für das Fortschreiten des Krebsgeschehens wichtig sind (mechanischer Stress, Hypoxie) auf die Expression von GIRKs auf Protein und RNA Ebene soll untersucht werden. Einfache vitale Parameter der Krebszellen, wie Proliferation, Zelladhäsion und Migration sollen untersucht werden. Der mögliche Einfluss von GIRKs wird durch Überexpression/Silencing eruiert. Die subzelluläre Verteilung der GIRK Varianten bzw. Isoformen in benignen und malignen Brustkrenszelllinien unter dem Einfluss der Umweltfaktoren, Proteinphosphorylierung und dem Vorhandensein von Botenstoffen wird soll untersucht werden um eine mögliche Rolle des zellulären GIRK "traffickings" bei der Kanzerogenese auszumachen. Die Resultate des vorliegenden Projekts können zu einem tieferen Verständnis führen, wie Tumourzellen ihr malignes Potenzial ausschöpfen, im Speziellen bei der Bildung von Metastasen. Ein solches Verständnis ebnet möglicherweise den Weg zu effizienteren Behandlungsmethoden von Brustkrebs, aber auch von anderen Krebstypen.

Mehr als eine halbe Million Frauen sterben jährlich weltweit an Brustkrebs. In Österreich erkrankt jede 8. Frau im Laufe ihres Lebens an dieser Tumorerkrankung. In der gesamten westlichen Welt stellt Brustkrebs die häufigste Krebserkrankung überhaupt dar. Dank rezenter Fortschritte in Diagnostik und Therapie beträgt die Überlebensrate in Österreich, fünf Jahre nach der Diagnose, etwa 85 % der Patientinnen. Der Bedarf an weiteren und alternativen Einblicken in die Zellbiologie der Entstehung und Progression dieser Erkrankung ist unverändert hoch, da diese den Ausgangspunkt für zusätzliche prognostische und therapeutische Maßnahmen darstellen. Das soeben abgeschlossene, vom FWF geförderte, Forschungsprojekt hatte es sich zum Ziel gesetzt die Beteiligung eines bis dato kaum im Kontext mit Brustkrebs bekannten Signaltransduktionsproteins, der Untereinheit 1 von G- Protein aktivierten K + Kanälen (GIRK1) auszuloten. (GIRKs) stellen direkte Effektoren von G-Proteinen dar und sind somit ein Bindeglied zwischen dem Membranpotenzial und dem Vorhandensein von Hormonen und Neurotransmitterstoffen im Extrazellulärraum. Im Zuge des Forschungsprojekts konnte gezeigt werden, dass ausgesuchte und für die Tumorprogression zentrale zelluläre Parameter wie Wundheilung, Chemotaxis, zelluläre Geschwindigkeit und Motilität, sowie die Neoangiogenese, massiv durch GIRK1 Überexpression beeinflusst werden. Mithilfe elektrophysiologischer Techniken konnte gezeigt werden, dass funktionelle GIRK Ionenkanäle, in niedriger Dichte, in der Plasmamembran von Brustkrebszelllinien (MCF-7) existieren. Ein Teil des GIRK1 Proteins (Aminosäuren 235 402) konnte als der für die Kanzerogenität maßgebliche Abschnitt identifiziert werden. Das Forschungsprojekt hat wichtige Einblicke in bisher unbekannte zelluläre und molekulare Mechanismen der Krebsprogression erlaubt und erklärt auch die negative Korrelation zwischen GIRK1 Überexpression im Primärtumor mit den Überlebensraten von Brustkrebspatientinnen (dieser Zusammenhang wurde in einem weiteren vom FWF geförderten Forschungsprojekt entdeckt und wird dzt. weiter untersucht (KLIF-182)). Diese Einblicke ermöglichen weiterführende Forschung über den molekularen Mechanismus der negativen Auswirkung der GIRK1 Überexpression und werden hoffentlich den Weg zu effizienteren Behandlungsmethoden ebnen.