Regulation der subzellulären Lokalisation von Protein Kinase D2 (PKD2) in gastrointestinalen Tumoren

Die Proteinkinase D2 (PKD2) ist ein Mitglied der PKD-Familie, einer Gruppe von Serin-/Threonin-Kinasen, die durch Phorbolester und G-Protein gekoppelte Rezeptoren aktiviert werden. Die subzelluläre Lokalisation der Kinase in Tumoren und ihre Regulation ist bislang weitgehend ungeklärt.

Hier haben wir mittels spezifischer Antikörper und Tissue Arrays die subzelluläre Lokalisation von PKD2 in kolorektalen, Pankreas- und Magenkarzinomen sowie mittels Laser Scanning Confocal Micoscropy, FRAP- (Flourescence Recovery after Photobleaching) und FLIP- (Fluorescence Loss in Photobleaching) -Analysen in humanen Magenkarzinomzellen (AGS) die subzelluläre Lokalisation der Kinase und spezifischer Mutanten untersucht.

In humanen gastrointestinalen Tumoren ist PKD2 sehr stark exprimiert, und zwar vorwiegend im Zellkern und in geringerem Umfang im Zytoplasma und perinukleär. Durch Verwendung eines Aktivitäts-spezifischen Antikörpers gegen PKD2 zeigte sich, dass die Kinase in diesen Tumoren konstitutiv aktiv ist. Im Gegensatz dazu zeigt sich in Normalgewebe nur eine schwache Immunreaktivität von PKD2. Die Kinase ist in unstimulierten AGS-Zellen haupsächlich im Zytoplasma und nur zu einem geringeren Anteil im Zellkern und Golgi-Apparat lokalisiert. Nach Stimulation mit Gastrin transloziert das Protein in den Zellkern und ist fast ausschließlich in diesem Kompartiment detektierbar. Untersuchungen mit verschiedenen PKD2-Mutanten ergaben, dass die Kinaseaktivität notwendig ist, um die nukleäre Translokalisation zu ermöglichen. Die Inhibition des CRM1-abhängigen nukleären Exports durch Leptomycin B zeigt, dass PKD2 kontinuierlich zwischen Zellkern und Zytoplasma shuttelt. Hohe katalytische Aktivität von PKD2 nach Gastrinstimulation führt, wie die FRAP- und FLIP-Analysen belegen, zu einer Verringerung der mobilen Fraktion des Proteins und dadurch zur nukleären Akkumulation.

PKD2 ist sowohl in gastrointestinalen Tumoren, wie auch in Zelllinien, vor allem im Zellkern lokalisiert und in den Tumoren konstitutiv aktiv. In vitro reduziert eine Gastrin induzierte Aktivierung der Kinase die mobile Fraktion von PKD2 im Zellkern und retiniert die aktive Kinase in diesem Kompartiment. Dadurch wird eine Interaktion mit Substraten im Zellkern möglich.