Aufklärung der Rolle von SPCA2 im SK3 Signalkomplex

Ca2+-Ionen steuern ein breites Spektrum wesentlicher Zellfunktionen. Ein hochkomplexes kooperatives Netzwerk von Ca2+-Signalkomponenten hält die gesunde Zellfunktionen aufrecht. Ein Defekt in einem einzelnen Ca2+-Signalprotein kann zu einem abnormalen zellulären Ca2+-Milieu führen und verheerende Langzeitfolgen wie die Krebsentstehung verursachen. Wir interessieren uns besonders für einen Ca 2+- Eintrittsweg, der den K+-Efflux durch Ca2+-aktivierte K+ (KCa2+)-Kanäle aktiviert. Dies führt zu einer Hyperpolarisierung der Membran, wodurch die treibende Kraft für den Ca 2+-Einstrom als Teil eines positiven Rückkopplungsmechanismus verstärkt wird. Wichtig ist, dass ein solches Zusammenspiel von Ca2+-permeablen und Ca2+-aktivierten Ionenkanälen die Entwicklung von Krebszellen auslösen oder fördern kann. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf die Koregulation von SK3, einen K+-Kanal mit geringer Leifähigkeit, Orai1, einen Ca 2+-Kanal und SPCA2, eine Ca2+-ATPase im sekretorischen Golgi-Prozess. Die Migration von Brust- und Dickdarmkrebszellen wird durch die gemeinsame Regulierung von SK3 und Orai1 gefördert, indem der zytosolische Ca 2+-Spiegel erhöht und der K+- Efflux über SK3-Kanäle verstärkt wird. SPCA2 induziert den Ca 2+-Einstrom über Orai1 in Brustkrebszellen und löst damit die Tumorentstehung aus. Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle von SPCA2 bei der Regulierung des Zusammenspiels von SK3- und Orai1-Kanälen zu untersuchen. Obwohl es eindeutige Hinweise auf eine Ko-Regulierung von SK3 und Orai1 gibt, sind die molekularen Bindeglieder für dieses Zusammenspiel noch immer nicht klar. Wir vermuten, dass SPCA2 ein weiterer geeigneter Kandidat für die Regulierung des SK3-Signalkomplexes ist. Hier untersuchen wir erstmals die funktionellen Auswirkungen von SPCA2 auf den SK3-Kanal alleine, sowie auf den SK3-Orai1- Komplex und decken wichtige molekulare Determinanten dafür mit Hilfe eines kombinierten Ansatzes aus funktionellen, fluoreszenzmikroskopischen und biochemischen Studien auf. Zusätzlich zu den aktuellen Erkenntnissen, die auf den Ergebnissen in Brustkrebszellen basieren, werden wir unsere Studien erweitern, um die molekulare Interaktion dieses Trio-Komplexes in Melanom- und Prostatakrebszellen zu untersuchen. Wir erwarten, dass wir eine direkte molekulare Verbindung identifizieren können, die den SK3-Orai1-Komplex stabilisiert. Die Identifizierung dieser Zielprotein (SK3, SPCA2, Orai1) und Regulationsmechanismen sowie die Untersuchung ihrer molekularen Interaktion helfen langfristig, Strategien für therapeutische Herangehensweisen zu entwickeln, die direkt in die Kommunikation von SK3, SPCA2 und Orai1 eingreifen. Unser Ansatz ermöglicht somit nicht nur ein vertieftes Verständnis eines krankheitsrelevanten Zweiges der Ca 2+-Signalübertragung, sondern kann in der Folge auch eine grundlegende Basis für die Untersuchung des Trio-Komplexes in primären Krebszellen und Krebsbiopsien liefern.