Identifikation von GSK3 als NFATc2-stabilisierende Kinase und neues Target in der Behandlung des Pankreaskarzinom

Einleitung: Jüngste Untersuchungen belegen ein onkogenes Potenzial der GSK3 Kinase im Pankreaskarzinom.

Ziele: Ziel dieser Studie war die molekulare und funktionelle Charakterisierung von GSK3 im Pankreaskarzinom.

Methodik: Die Expression und zelluläre Lokalisation von GSK3 wurde in humanen Pankreaskarzinomgeweben und in Tumoren transgener K-Ras Mäuse mittels Immunfluoreszenz und Immunhistochemistrie untersucht. Die Bedeutung von GSK3 in der Kontrolle des Tumorzellwachstums und des Zellzyklus wurde nach Hemmung mittels dem spezifischen Inhibitor AR-A014418 oder nach siRNA vermitteltem Knockdown verifiziert. Auswirkungen der GSK3-Inhibition auf die Expression und Aktivität mitogener Transkriptionsfaktoren und deren Targets (z.B. Cycline) wurde auf Expressionsebene sowie in Phosphorylierungsstudien, Reporter-Assays und Chromatin-Immunpräzipitationen ermittelt. Site-directed Mutagenese wurde angewandt um Interaktionsdomänen, Phosphorylierungsdomänen und Promoterbindungselemente zu identifizieren.

Ergebnis: Eine gesteigerte Expression, nukleäre Lokalisation und Aktivität von GSK3 konnte in Pankreaskarzinom-Modellen sowie in Pankreaszelllinien ermittelt werden. Pharmakologische/genetische Inaktivierung von GSK3 führte zu einer Hemmung des Zellwachstums durch Zellzyklusarrest, der aus einer Inaktivierung und einem massiv gesteigerten proteasomalen Abbau des mitogenen Transkriptionsfaktors NFATc2 resultierte. Nukleäres GSK3 bedingt eine phosphorylierungsabhängige Stabilisierung von NFATc2, welches durch Modifikation von 3-Serinresten innerhalb der Transkriptionsdomäne vor einem raschen Abbau geschützt wird. Inaktivierung von GSK3 ermöglicht eine HDM-2 induzierte Ubiquitinylierung und proteasomale Degradation von NFATc2 im Zellkern von Tumorzellen. Folge des NFATc2 Abbaus nach GSK3 Hemmung ist die fehlende Induktion von Zellzyklusinduktoren und ein Verlust der Zellproliferation.

Schlussfolgerung: Diese Studie führte zur Identifikation eines zentralen Regelkreises der Zellwachstumskontrolle im Pankreaskarzinom, der durch nukleäre GSK3-abhängige Stabilisierung des Onkogens NFATc2 definiert wird. Die Möglichkeit eines pharmakologischen GSK3-Targetings durch spezifische Inhibitoren ermöglicht neue therapeutische Optionen in der Behandlung des Pankreaskarzinoms.