Konstitutive Aktivierung von Arf GTPasen reguliert Hypersekretion in humanen neuroendokrinen Tumorzellen

Einleitung: Konstitutive Sekretion von Hormonen ist das Hauptsymptom funktioneller humaner neuroendokriner Tumore. Der Mechanismus und die Regulation dieser übermäßigen Hormonproduktion sind bislang nur wenig verstanden. Wichtige Regulatoren der Sekretion sind die Proteine der Familie der Adenosyl-Ribosylierungs-Faktoren (Arfs), die aus sechs Mitgliedern (Arf 1–6) in drei Klassen gebildet wird. Die Funktion von Arfs besteht u.a. in der Rekrutierung von Hüllproteinen an die Oberfläche von Membranen, an denen Vesikel gebildet werden (z.B. am Golgi-Apparat). Arfs sind damit Schlüsselmediatoren jeder Form der Sekretion.

Fragestellung: Ist eine konstitutive Arf-Aktivität an der Hypersekretion neuroendokriner Tumore beteiligt? Welche Mechanismen könnten für eine konstitutive Aktivierung von Arfs verantwortlich sein?

Methodik: Anhand von Immunfluoreszenzfärbungen wurde die subzelluläre Lokalisation von Arfs und das Verhältnis zu unterschiedlichen Membransystemen analysiert. Die Aktivität von Arfs wurde mithilfe von GGA-1 Pull-down-Experimenten quantifiziert. Der Effekt der Arf Aktivität auf die Sekretion wurde durch spezifische Inhibitoren und inhibitorische Konstrukte quantifiziert. Durch Verwendung spezifischer Inhibitoren und dominanter Konstrukte wurde die verantwortliche Signaltransduktion delinearisiert.

Ergebnisse: In Immunfluoreszenzanalysen konnte die Lokalisation von Arf Proteinen am Golgi-Apparat sowie an endosomalen Strukturen nachgewiesen werden. Arf-GTPasen kolokalisieren mit neuroendokrinen Granula. Die Inhibition der Arf-Aktivität durch Brefeldin A führt zum Verlust neuroendokriner Granula in BON-Zellen. Dem entsprechend konnte in BON-Zellen eine konstitutive Aktivierung von Klasse I-Arfs als treibendes Moment der Hypersekretion nachgewiesen werden. Ein bekannter konstitutiver Schlüsselsignalweg in BON-Zellen ist die autokrin vermittelte IGF-1-Signaltransduktion. Interessanterweise wird auch die konstitutive Arf-Aktivierung über den IGF-1 Rezeptor und nachgeschaltete Aktivierung der ERK-Kaskade vermittelt.

Schlussfolgerung: Neuroendokrine Hypersektrion wird durch konstitutive Aktivität von Klasse I Arfs vermittelt. Arf GTPasen sind ein potentielles Target zur Therapie funktioneller neuroendokriner Tumore.