Signaltransduktion zum Transkriptionsfaktor MITF im Melanom

Das Melanom, auch bekannt als schwarzer Hautkrebs, ist ein bösartiger Tumor, der von pigmentbildenden Zellen der Haut, den sogenannten Melanozyten, gebildet wird. Diese sehr aggressive Krebsform ist dafür bekannt, früh Metastasen über die Lymphe oder das Blut im restlichen Körper zu verstreuen. Damit ist das Melanom die am häufigsten tödlich verlaufende Hautkrankheit mit einer weltweit stark steigenden Zahl an Neuerkrankungen. Neben Umweltfaktoren wie UV Strahlung, sind auch genetische Faktoren an der Entstehung des Melanoms beteiligt. Etwa die Hälfte aller Melanome beherbergen Veränderungen (Mutationen) in einem Gen, das als BRAF bezeichnet wird. BRAF spielt eine wichtige Rolle in der Signalübertragung innerhalb der Zelle und ist somit für verschiedene zelluläre Prozesse, wie metabolische Aktivitäten oder Zellteilung mitverantwortlich. BRAF-Mutationen führen zu einer fehlerhaften Arbeitsweise von diesem Protein und schließlich kommt es zur unkontrollierten Teilung der Tumorzellen und fortschreitendem Tumorwachstum. Für Therapiezwecke werden daher bestimmte Inhibitoren zur Blockade der Aktivität des BRAF- Proteins eingesetzt. Allerdings entwickeln Melanompatienten häufig eine Resistenz gegen BRAF-Inhibitoren, sodass die klinische Behandlung wirkungslos wird. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung, zusätzliche therapeutische Angriffspunkte für eine effiziente und zuverlässige Behandlung dieser tödlichen Krankheit zu finden. Einen solchen vielversprechenden Angriffspunkt stellt Mikrophthalmie-assoziierter Transkriptionsfaktor (MITF) dar. Dieser Transkriptionsfaktor reguliert Gene, die für die normale Entwicklung, Funktion und Pigmentierung von Melanozyten eine wichtige Rolle spielen. Aus diesem Grund wird MITF oftmals als wichtigster Transkriptionsfaktor dieses Zelltyps bezeichnet. Obwohl MITF in etwa 15% aller metastasierenden Melanome aktiviert ist, bleibt dessen genaue Rolle in der Entstehung des Melanoms ungeklärt. In bisherigen Studien konnte gezeigt werden, dass MITF zusammen mit BRAF den Krankheitsfortschritt fördert und dass MITF an der Entstehung von Resistenzen gegen BRAF-Inhibitoren beteiligt ist. Um ein besseres Verständnis der Rolle von MITF im Melanom zu gewinnen, gilt es in diesem Forschungsprojekt mit dem Titel Signaltransduktion zum Transkriptionsfaktor MITF im Melanom zu klären, durch welche Signale MITF reguliert und kontrolliert wird. Zur Beantwortungdieser Fragestellungen werdenmolekularbiologische state-of-the-art Untersuchungsmethoden wie beispielsweise Western Blot Analysen, Massenspektrometrie, sowie Invasions- und Proliferationsassays, verwendet, die auf molekularer Ebene die Funktion von MITF im Melanom entschlüsseln sollen. Die Erkentnisse dieser Studie könnten zur Entwicklung neuer therapeutischer Strategien für die Behandlung des metastasierenden Melanoms führen.

Das Melanom ist ein bösartiger Tumor, der von pigmentbildenden Zellen der Haut (Melanozyten) gebildet wird. Diese aggressive Krebsform ist dafür bekannt, früh Metastasen im Körper zu verstreuen. Damit ist das Melanom die am häufigsten tödlich verlaufende Hautkrankheit. Etwa die Hälfte aller Melanome tragen Veränderungen (Mutationen) in einem Gen, das als BRAF bezeichnet wird. BRAF-Mutationen führen zu einer fehlerhaften Arbeitsweise von diesem Protein und schließlich kommt es zur unkontrollierten Teilung der Melanomzellen und fortschreitendem Tumorwachstum. Für Therapiezwecke werden daher bestimmte Inhibitoren zur Blockade der Aktivität des BRAF-Proteins eingesetzt. Allerdings entwickeln Melanompatienten häufig eine Resistenz gegen BRAF-Inhibitoren, sodass die klinische Behandlung wirkungslos wird. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung, zusätzliche therapeutische Angriffspunkte für eine effiziente und zuverlässige Behandlung dieser tödlichen Krankheit zu finden. Einen solchen vielversprechenden Angriffspunkt stellt Mikrophthalmie-assoziierter Transkriptionsfaktor (MITF) dar. MITF reguliert Gene, die für die normale Entwicklung, Funktion und Pigmentierung von Melanozyten eine wichtige Rolle spielen. In Studien konnte gezeigt werden, dass MITF zusammen mit BRAF den Krankheitsfortschritt fördert sowie an der Entstehung von Resistenzen gegen BRAF-Inhibitoren beteiligt ist. Um ein besseres Verständnis der Rolle von MITF im Melanom zu gewinnen, galt es in diesem Projekt mit dem Titel "Signaltransduktion zum Transkriptionsfaktor MITF im Melanom" zu klären, durch welche Signale MITF kontrolliert wird und welche Funktion der BRAF-Signalweg dabei spielt. Zur Beantwortung dieser Fragen wurden verschiedene molekularbiologische Methoden verwendet, um die Lokalisation, Stabilität und Aktivität (d.h. Phosphorylierungsstatus) von MITF im Melanom zu untersuchen. Zunächst konnten wir zeigen, dass MITF drei Kernlokalisationssignale enthält, die das Protein unabhängig vom BRAF-Signalweg in den Zellkern schleusen. Darüber hinaus konnten wir nachweisen, dass MITF - wenn es sich im Zytoplasma von Melanomzellen befindet - eine unerwartete, inhibierende Rolle im zellulären Reinigungsprozess (Autophagie) spielt. Weiters fanden wir heraus, dass die Zusammenlagerung zweier einzelner MITF-Proteine (Dimerisierung) entscheidend für die Aufrechterhaltung der Stabilität von MITF in BRAF-mutierten Melanomzellen ist. Schließlich konnten wir zwei Aminosäurereste in MITF identifizieren, die in BRAF-mutierten Melanomzellen sogar in Gegenwart eines BRAF-Inhibitors phosphoryliert waren. Genexpressionsanalysen wiesen darauf hin, dass diese Phosphorylierungen in MITF an der Regulation von Genen, die mit Zellproliferation und Zellzykluskontrolle in Zusammenhang stehen, beteiligt sein könnten. Tatsächlich stellte sich heraus, dass die Expression von phospho-defizienten MITF Proteinen verglichen mit Wildtyp-MITF zu einem erhöhten Wachstumspotential von Melanomzellen führt. Interessanterweise entwickelten Melanomzellen in Gegenwart von Wildtyp-MITF eine Resistenz gegenüber BRAF-Inhibitoren, wohingegen Zellen, die eine phospho-defiziente MITF-Mutante exprimierten, empfindlich gegenüber dem Inhibitor blieben. Zusammenfassend haben unsere Ergebnisse zu einem besseren Verständnis von MITF im Melanom beigetragen und könnten als Grundlage für die Entwicklung neuartiger Melanomtherapien dienen.