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Der Ubiquitin-abhängige Proteinabbau ist das wichtigste proteolytische System in eukaryotischen Zellen. Das COP9 Signalosom (CSN) dient als Plattform zur Regulation des Proteinabbaus durch das Ubiquitin/26S-Proteasom-System.Stimulationswege der Cyclooxygenase (COX) und ihrer Isoformen, der konstitutiven COX-1 und der induzierbaren COX-2 sind beschrieben, wobei ihr Abbauweg weitgehend unbekannt ist. Die Funktionen der COX Enzyme werden durch ihre Stabilität bestimmt und können durch spezifische Hemmstoffe beeinflusst werden. Die Produkte der COX-1 übernehmen vor allem physiologische Funktionen und die der COX-2 induzieren Schmerzen und Fieber.Gegenstand unserer Studie war es einerseits den Abbau der COX-2 über das Ubiquitin/26S-Proteasom-System zu untersuchen und andererseits einen möglichen Einfluss der spezifischen COX-2 Hemmer, den Coxiben, auf die COX-2 Stabilität zu ermitteln.

Zunächst wurde in humanen Kolonkarzinom-Zelllinien (CaCo2) die Assoziation der COX-2 und des CSN durch Dichtegradientenzentrifugation und Immunpräzipitation nachgewiesen. In Zeitreihen wurde die Stabilität der COX-2 im HeLa-Zelllysat unter Zugabe eines Coxibs (Parecoxib) und unter Zugabe eines Proteasom-Hemmers (MG 132) untersucht (Ubiquitinierungs-Assay). Die weitere Analyse erfolgte mittels Westernblots.

Als ersten Hinweis auf eine Assoziation des CSN-Komplexes und der COX-2 konnten wir in einer Dichtegradienten-Zentrifugation mit anschließendem Westernblot beide Proteine in identischen Fraktionen darstellen. Der Nachweis einer echten Bindung zwischen dem CSN-Komplex und der COX-2 wurde in einer Immunopräzipitation erbracht. Im Ubiquitinierungs-Assay konnten wir zeigen, dass das rekombinante COX-2 Protein ubiquitiniert und über die Zeit abgebaut wird. Parecoxib führte zu einer Beschleunigung des Abbaus. MG 132 hingegen verhinderte die Proteolyse sowohl ohne als auch in Anwesenheit des Coxibs.

Der Abbau der COX-2 erfolgt Ubiquitin-abhängig über das 26S-Proteasom. Das COX-2 Enzym bindet an den CSN Komplex in CaCo2 Zellen, was auf eine Beteiligung des Signalosoms an der Regulation des COX-2 Abbaus schließen lässt. Parecoxib beschleunigt den COX-2 Abbau via Ubiquitin-System. Dieser Effekt könnte mit einer Konformationsänderung des COX-2-Parecoxib Komplexes oder mit direkten Effekten des Parecoxibs auf Komponenten des Ubiquitin-Systems erklärt werden. Ein verstärkter Abbau der COX-2 in Anwesenheit von Coxiben ermöglicht neue Interpretationen in der klinischen Anwendung in der Schmerztherapie und Onkologie.