Die Rolle des PIDDosoms in der Tumorentstehung

Caspasen gehören zu einer Gruppe von Cystein-abhängigen Aspartat-spezifischen Proteasen die zwei zentrale biologische Prozesse kontrollieren, Zelltod und Entzündung. Die physiologische Rolle von Caspase-2, der evolutionär gesehen ältesten Caspase, die in einem Multiproteinkomplex, bestehend aus den Proteinen Caspase-2, RAIDD und PIDD (PIDDosom genannt) aktiviert werden kann, ist jedoch noch größten Teils unklar. Vorangegangene Untersuchungen beschreiben eine Vielzahl von Funktionen, unter anderem bei der Kontrolle von Zelltod, Zellzyklus Arrest und der Reparatur von DNA. All diese Mechanismen werden gemeinhin als tumorsuppressiv betrachtet. Im Einklang damit steht die Beobachtung, dass der Verlust von Caspase-2 Expression in verschiedenen humanen Tumorerkrankungen mit schlechter Prognose oder Therapie-resistenz einhergeht, und, dass das Fehlen von Caspase-2 Transformation im Tiermodell beschleunigt. Interessanterweise führt der Verlust des Caspase-2 Aktivators, PIDD, im selben Modell zu einer verzögerten Tumorentstehung, was auf einen primär onkogene Rolle dieses Proteins hinweist. Die molekulare Grundlage dieser gegenläufigen Ereignisse ist jedoch völlig unklar. Ziel dieses Projekts ist es daher (A) den Zusammenhang von onkogenem Stress und dem PIDDosom zu definieren; (B) Zellautonome von nicht Zell-autonomen Effekten auf die Tumorentstehung zu trennen; (C) die Rolle von PIDD in anderen Krebsformen zu untersuchen; (D) Veränderungen im Transkriptom durch Verlust des PIDDosmes zu definieren und (E) neue Substrate und Interaktionspartner zu identifizieren. Um Ziel (A) zu erreichen planen wir verschiedene Onkogene, wie z.B. c-Myc in Zellen zu aktivieren um den Einfluss auf die Komponenten des PIDDosoms zu untersuchen; zur Beantwortung von (B) planen wir adaptiven Transfer von foetaler Leber von E-Myc transgenen Tieren, denen Komponenten des PIDDosoms fehlen, in gesunde Rezipienten durchzuführen; für (C) planen wir die Transformierbarkeit von Knochenmark aus PIDDosom-defizienten Tieren mHv verschiedenen Onkogenen wie BCR_ABL und FLT3-ITD zu testen. Diese Untersuchungen sollen durch Studium der Rolle des PIDDosoms bei chronisch lymphatischer B Zell Leukämie (CLL) im Modellsystem als auch an primärem Patientenmaterial ergänzt werden. (D) Um Veränderungen im Transkriptom zu studieren sollen sogenannte Gene-Chip Experimente durchgeführt werden bei denen die RNA Expression verschiedener Genotypen verglichen wird. Diese Studien sollen (E) durch Proteom-Analysen, mit dem Ziel der Identifikation von neuen Substraten von Caspase-2 und Interaktionspartnern des PIDDosoms, ergänzt werden. Von diesen Experimenten erwarten wir uns (i) detaillierte Kenntnis der Mechanismen Caspase-2 gesteuerter Tumorsuppression und PIDD vermittelter Onkogenese. (ii) Information über die generelle Bedeutung des PIDDosoms in der Pathogenese verschiedener hämatopoetischer Tumorerkrankungen mit (iii) ersten Einblicken in die Rolle dieses Proteinkomplexes bei humanen Tumoren. Wir gehen davon aus, dass diese Studien neue Erkenntnisse zur Verbesserung der Behandlung von Tumorerkrankungen hervorbringen und eventuell auch neue Ansatzpunkte für die Entwicklung alterativer Therapien identifiziert.

Caspasen gehören zu einer Gruppe von Proteasen die zwei zentrale biologische Prozesse kontrollieren, Zelltod und Entzündung. Die Rolle von Caspase-2, der evolutionär ältesten Caspase, die in einem Multiproteinkomplex bestehend aus den Proteinen Caspase-2, RAIDD und PIDD1, kurz PIDDosome genannt, aktiviert wird, war lange Zeit unklar. Vorangegangene Untersuchungen beschreiben Funktionen bei der Kontrolle von Zelltod, Zellzyklusarrest und der Reparatur von DNA. All diese Mechanismen könne als tumorsuppressiv betrachtet werden. Im Einklang damit steht die Beobachtung, dass der Verlust von Caspase-2 Expression in verschiedenen humanen Tumorerkrankungen mit schlechter Prognose oder Therapie-resistenz einhergeht, und, dass das Fehlen von Caspase-2 Transformation im Tiermodell beschleunigt. Interessanterweise fuhrt der Verlust des Caspase-2 Aktivators, PIDD1, im selben Modell zu einer verzögerten Tumorentstehung, was auf einen primär onkogene Rolle dieses Proteins hinweist. Ziel dieses Projekts war es die Grundlage des (anti)-onkogenen Potentials von Caspase-2 und PIDD1 in Abhängigkeit von deren enzymatischer Aktivität, sub-zellulärer Verteilung und unterschiedlichen Mechanismen der Aktivierung besser zu verstehen. Daruber hinaus wollten wir untersuchen, ob das PIDDosome eine zentrale Rolle bei der Transformation von verschiedenen Onkogen- getriebenen Erkrankungen des Blutes spielt und inwieweit es fur die Entstehung humaner Tumorerkrankungen und Therapieresistenz von Relevanz sein könnte. Von den vorgeschlagenen Experimenten erhofften wir uns detaillierte Kenntnis über die Rolle des PIDDosomes in der Onkogenese und ein besseres Verständnis hinsichtlich der physiologischen Rolle des PIDDosome Komplexes. Unsere eigenen Analysen führten zu folgenden neuen Erkenntnissen: 1) Im Zuge MYC-getriebener Onkogenese in B lymphozyten erscheint die Tumorsuppressive Rolle von Caspase-2 unabhängig vom PIDDosome zu sein (Peintner et al., CDD, 2015). 2) Zelltod der durch Verlust oder Hemmung der Kinase CHK1 ausgelöst wird ist unabhängig von Caspase-2 oder dem PIDDosome. CHK1 ist jedoch essentiell für B Zell Entwicklung, zellulärer Funktion, deren Transformation und foetaler Hematopoiese. (Schuler et. al. Nat Comm. 2017; Schoeler et al. CDD, 2018, Schuler et al. 2019) 3) Das PIDDosome spielt eine zentrale Rolle der Aktivierung des Tumor-Suppressors, p53, nach fehlerhafter Zellteilung, die zu einer Ansammlung von Zentrosomen führt. (Fava et al. Genes & Dev, 2017). 4) Das PIDDosome reguliert die Entwicklung von Hepatozyten und deren Transformationshäufigkeit und liefert einen potentiellen Angriffspunkt um die Regeneration der Leber zu erhöhen. (Sladky et al.; submitted; Sladky et al. In preperation).