Galectin–1 hemmt das Wachstum gastrointestinaler Tumorepithelzellen durch p21/p27 vermittelte G1-Zellzyklusinhibition

Einleitung: Galectin–1, ein endogen exprimiertes β1-Galaktose bindendes Lektin, reguliert das Wachstum und das Überleben von Zellen. Biologische Bedeutung und zugrunde liegende Mechanismen sind bisher jedoch wenig erforscht. Wir charakterisierten deshalb den Mechanismus der Galectin–1 vermittelten Wachstumsregulation in gastrointestinalen Tumorepithelzellen. Methoden: Zur Beurteilung von Zellwachstum und Zellzyklusverteilung wurden Zellzählung und Durchflusszytometrie eingesetzt. Integrinexpression wurde mittels Durchflusszytometrie und Immunoblotting charakterisiert. Regulation und Aktivität von Cdk Komplexen wurden anhand von Immunoblots, Immunpräzipitationen und Kinaseassays bewertet. Reportergenassays dienten zur Charakterisierung der p21 und p27 Genexpression. Zur Abschätzung der Stabiltität von p21 und p27 wurde Cycloheximid eingesetzt. Resultate: Galectin–1 inhibierte zeit- und dosisabhänig die Proliferation in den α5 Integrin-exprimierenden Zelllinien HepG2, Sk-Hep–1 und BON, nicht jedoch in α5-defizienten Caco–2 und HT–29 Kolonkarzinomzellen. Funktionelle Interaktion von Galectin–1 und α5β1 Fibronektinrezeptor war notwendig und hinreichend für die Wachstumsinhibition, da Überexpression von α5 in Caco–2 und HT–29 Zellen die Galectin–1 Resistenz aufhob und Koinkubation mit Fibronektin und einem neutralisierenden Antikörper gegen α5β1 die Wachstumsinhibition verhinderte. Die antiproliferative Wirkung von Galectin–1 beruhte auf einer p21/p27 vermittelten Inhibition von Cdk2 mit resultierender Verzögerung der G1-S Zellzyklusprogression. Galectin–1 behandelte Zellen wiesen eine gesteigerte Expression von p21 und p27 und deren vermehrte Assoziation mit Cdk2/Zyklin E Komplexen auf. Galectin–1 induzierte die Transkription von p21 und p27 und steigerte selektiv die p27 Proteinstabilität. Schlussfolgerung: Der antiproliferative Effekt von Galectin–1 beruht auf der funktionellen Interaktion mit α5β1 und daraus resultierenden p21/p27 vermittelten G1-Zellzyklusinhibition. Dies beschreibt einen neuen Mechanismus der Wachstumsinhibition durch Galectin–1 in Tumorepithelzellen. Verlust der α5β1 Expression in Kolonkarzinomzellen trägt durch Wegfall der Galectin–1 vermittelten Wachstumsrestriktion zur malignen Transformation bei.

Key words

Cdk2 - Galectin-1 - p21 - p27 - α5β1 Integrin