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122. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie

05. bis 08.04.2005, München

Rolle von Hitze-Schock-Protein 90 bei der Stabilisierung und Aktivierung des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1 (HIF-1): HSP90-Antagonisten als ein Therapieansatz in der anti-HIF-1 Tumortherapie

Meeting Abstract

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  • corresponding author N. L. Le - Chirurgische Klinik und Poliklinik I, Campus Benjamin Franklin, Charite-Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deuschland
  • D. M. Katschinski - Institut für Physiologie, Universität zu Lübeck, Lübeck, Deutschland
  • H. J. Buhr - Chirurgische Klinik und Poliklinik I, Campus Benjamin Franklin, Charite-Universitätsmedizin Berlin, Berlin, Deuschland

Deutsche Gesellschaft für Chirurgie. 122. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Chirurgie. München, 05.-08.04.2005. Düsseldorf, Köln: German Medical Science; 2005. Doc05dgch3690

Die elektronische Version dieses Artikels ist vollständig und ist verfügbar unter: http://www.egms.de/de/meetings/dgch2005/05dgch360.shtml

Veröffentlicht: 15. Juni 2005

© 2005 Le et al.
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Gliederung

Text

Einleitung

Der Hypoxie-induzierbare Faktor-1 (HIF-1) reguliert als Transkriptionsfaktor über die pO2 -abhängige Expression seiner Untereinheit HIF-1α verschiedene Hypoxie-induzierbare Gene: angiogene Wachstumsfaktoren wie VEGF, glykolytische Enzyme und Glucosetranporter-1 (GLUT-1). Es spielt damit eine wichtige Rolle bei der systemischen und zellulären Adaptation von Tumoren und ist entscheidend an der Progression und Metastasierung beteiligt. HIF-1 stellt ein attraktives Zielmolekül für Anti-Tumortherapiestrategien dar, da durch die Blockierung der HIF-1 Signaltransduktion sowohl die zelluläre (anaerobe Glykolyse) als auch die systemische (Angiogenese) Adaptation des Tumors inhibiert werden könnte. HIF-1α interagiert mit dem Chaperon Hitze-Schock-Protein 90 (HSP90) in vitro . Die funktionelle Bedeutung dieser Interaktion ist weitgehend unbekannt.Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Expression, die Modifikation und die subzelluläre Lokalisation des HIF-1α Proteins sowie die Aktivierung von HIF-1 Zielgenen unter Modulierung des zellulären HSP90-Proteinspiegels in Hepatomzellen zu untersuchen.

Material und Methoden

Die etablierten Hypoxie-responsiven Hepatomzellen HepG2 wurden unter Normoxie (20% O2 ) oder Hypoxie (3% O2 ) bei einer Temperatur von 34°C, 37°C, 40°C und 42°C für 4 Std. inkubiert. Bestimmt wurde die Proteinexpression von HIF-1α mittels Western Blot, die subzelluläre Lokalisation des HIF-1α Proteins mittels Fluoreszenzmikroskopie sowie die RNA-Expression von HIF-1α und HIF-1 Zielgenen (GLUT-1, Aldolase) mittels Northern Blot. Der Einfluss von HSP90-Antagonisten (Novobiocin 0-0,5 mM, Geldanamycin 2-10 ng/ml) auf die HIF-1α Expression und HIF-1 Aktivität wurde in den HepG2 Zellen, die stabil mit einem Reportergenplasmid für HIF-1α transfiziert waren, mittels Luciferase-Reportergen-Assay und Western Blot untersucht.

Ergebnisse

Wärme (bei 42 °C mit erhöhter HSP90-Expression) induzierte unter Normoxie die Expression von HIF-1α Protein (Western Blot), das sich im Zellkern akkumulierte (Immun-Mikroskopie). Sowohl Hypoxie, als auch Wärme hatten keinen Einfluss auf die RNA-Expression von HIF-1α (Northern Blot). Die RNA-Expression von HIF-1 Zielgenen (GLUT-1, Aldolase) wurden unter Hypoxie verstärkt und von der erhöhten Temperatur in HepG2 Zellen unbeeinflusst (Northern Blot). Nicht nur Wärme-induzierte, sondern auch die Hypoxie-induzierte Expression von HIF-1α Protein in HepG2 Zellen wurde von Novobiocin dosis-abhängig reduziert (Western Blot), ebenfalls die hypoxische HIF-1 Aktivität von Geldanamycin im Luciferase-Reportergen-Assay.

Schlussfolgerung

Diese Ergebnisse belegen, dass HSP90 das HIF-1α Protein unter Normoxie stabilisieren kann, aber nicht suffizient für eine Aktivierung der HIF-1 Zielgene ist. Die Chaperonaktivität von HSP90 ist notwendig für die Expression von HIF-1α unter Hypoxie. HSP90-Antagonisten stellen sich als potentiell therapeutische Moleküle in der anti-HIF-1 Tumortherapie dar. Diese Erkenntnis eröffnet Möglichkeiten der gezielten Stabilisierung oder Destabilisierung von HIF-1α über eine Modulation der HSP90 Aktivität. [Abb. 1]