Functions of SHIP1 for proliferation and migration of carcinoma cells

Abstract

Der PI3K/AKT-Signalweg vermittelt Zellüberleben, Differenzierung, Proliferation, Migration, Invasion und Adhäsion und ist in vielen Malignomen fehlreguliert. Die Rolle von 5’ Phosphatasen wie SHIP1 in diesem Signalweg ist bisher noch unklar, da sowohl ihr Substrat PIP3 als auch ihr Produkt PI(3,4)P2 AKT und andere Signalmoleküle stromabwärts aktivieren können. SHIP1 wird physiologischerweise nur in hämatopoetischen Zellen, Knochenzellen und mesenchymalen Stammzellen exprimiert, jedoch wurde auch in über 50% der untersuchten Kolonkarzinomproben SHIP1 nachgewiesen. In Leukämien wurden SHIP1-Mutanten mit reduzierter katalytischer Aktivität beschrieben, die vermutlich ihr Substrat PIP3 vor Abbau schützen und dadurch eine Überaktivierung des Signalwegs verursachen. In dieser Arbeit wurde die Rolle von Wildtyp-SHIP1 und Mutanten mit reduzierter katalytischer Aktivität in soliden Tumoren untersucht. Die Lokalisation von SHIP1 in der Zelle wurde mit differenzieller Zentrifugation und konfokaler Mikroskopie untersucht, sowie ‘live cell imaging’ mit zwei Melanomzelllinien sowie einer Kolonkarzinomzelllinie durchgeführt, um die Effekte von SHIP1-Überexpression auf Proliferation, Migration und Invasion zu ermitteln. Zusätzlich wurde ein Rac1-Inhibitor eingesetzt, um Rückschlüsse auf das signaling stromabwärts von AKT ziehen zu können. Wildtyp-SHIP1 führte in der Kolonkarzinomzelllinie HCT116 zu einer geringen, aber signifikanten Reduktion der Proliferations-, jedoch nicht Migrationsrate, während es in den Melanomzelllinien, insbesondere WM793, die Migration aber nicht die Proliferation signifikant hemmte. Wildtyp-SHIP1 scheint bei ektoper Expression einen eher tumorsupressiven Effekt zu haben, doch dies könnte in Tumorzellen mit intrinsischer SHIP1-Expression anders sein. SHIP1-Mutanten mit eingeschränkter katalytischer Aktivität erhöhten die Migrationsraten in allen drei Zelllinien in unterschiedlichem Maß, jedoch nicht immer signifikant. Dies könnte eine Folge von ‘substrate trapping’ sein. Die differenzielle Zentrifugation deutete darauf hin, dass Wildtyp SHIP1 vor allem an der Membran lokalisiert ist, während die SHIP1-Mutanten eher im Zytosol vorkamen, was Folge von “Trapping” des Membran-gebundenen SHIP1-Produkts PI(3,4)P2 sein könnte. Die konfokale Mikroskopie wiederum zeigte eine überwiegend zytosolische Lokalisation von SHIP1 und Mutanten, was auch zu früheren Ergebnissen unserer Arbeitsgruppe passt. Der Rac1-Inhibitor NSC23766 hemmte Proliferation und Migration in allen Zelllinien und führte in höheren Konzentrationen zu Apoptose, womöglich durch off-target Effekte. In WM793-Zellen verursachte Wildtyp-SHIP1-Überexpression eine leicht verringerte Sensitivität gegenüber NSC23766, möglicherweise durch PI(3,4)P2-vermitteltes, Rac1-unabhängiges signaling. Während die Folgen einer SHIP1-Induktion oder Hemmung in vivo schwer vorhersehbar sind, ist Rac1 ein vielversprechendes Ziel zukünftiger Therapien.