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Einleitung: Der Ubiquitin- und Proteasom-abhängige Proteinabbau ist das wichtigste proteolytische System in eukaryotischen Zellen. Eine zentrale Rolle bei der Ubiquitinierung von Proteinen für den anschliessenden Abbau übernehmen Cullin-RING-Ubiquitin Ligasen (CRL). Zu diesen zaehlen Cullin1-, 2-, 3-, 4a-, 5- und 7-Proteinkomplexe. Das COP9 Signalosom (CSN) bindet an CRLs und dient als Plattform zur Regulation des Proteinabbaus durch das Ubiquitin-Proteasom-System.Signalwege, die zur Expression der Cyclooxygenase (COX)-Isoformen, der konstitutiven COX-1 und der induzierten COX-2, führen, sind beschrieben, wohingegen ihr Abbau weitgehend unbekannt ist. Die Produkte der COX-1 uebernehmen vor allem physiologische Funktionen, während die der COX-2 Schmerzen, Fieber induzieren und eine Rolle in der Tumorgenese sowie Neovaskularisation spielt.Wir konnten mit unserer Untersuchung erstmals zeigen, dass CRLs an der Ubiquitinierung des COX-2 Enzyms beteiligt sind. Der Prozess wird durch das CSN reguliert und durch Parecoxib stimuliert.

Material und Methoden: Methodisch konnten wir mittels in-vitro Immunopräzipitation und Flag-Pulldowns eine Assoziation des CSN und der COX-2 nachweisen. Des weiteren konnten wir durch den Flag-Pulldown eine Interaktion zwischen dem COX-2 Enzym und den Cul1- und Cul4-haltigen CRLs sowie dem 26S Proteasom zeigen. In Cycloheximid-Chase-Experimenten wurde die Stabilität der endogenen COX-2 in HeLa Zellen unter Zugabe eines Coxibs (Parecoxib) und unter Zugabe eines Proteasom-Hemmers (MG132) untersucht. Die weitere Analyse erfolgte mittels Westernblots.

Ergebnisse: Bereits bekannt war der Ubiquitin-abhängige Abbau des COX-2 Proteins. Wir konnten jedoch diesen Abbauweg weiter aufschlüsseln. An der Ubiquitinierung des COX-2 Proteins sind Cul1- und Cul4-RING-Ubiquitin Ligasen beteiligt (Flag-Pulldown). Die Ubiquitinierung erfolgte unter Mitwirkung und Kontrolle des CSN. Die Hemmung der CSN-assoziierten Kinasen durch Curcumin führte zur Destabilisierung von COX-2 in vitro. Der Superkomplex zwischen den CRLs, dem CSN und dem Proteasom reguliert und kanalisiert den Abbau des COX-2 Proteins. Parecoxib stimuliert die COX-2 Proteolyse via Ubiquitinierungsweg und scheint damit nicht nur zu einer irreversibeln COX-2 Hemmung, sondern auch zu einer Stimulation des COX-2 Abbaus zu führen.

Schlussfolgerung: Der Abbau der COX-2 erfolgt Ubiquitin-abhängig über das 26S-Proteasom unter Regulation durch die CRLs und das CSN. Ein Super-Komplex bestehend aus CRLs, dem CSN und dem Proteasom scheint die spezifische proteolytische Maschine für den Abbau der COX-2 zu sein. Parecoxib ist nicht nur ein spezifischer Hemmstoff, sondern beschleunigt den Abbau von COX-2 in vitro und in Zellen, was dieses Coxib zu einem potenten Antitumormittel machen könnte.