Differente Expression der Multidrug-Resistenz-Proteine 4/5 in nicht und stark metastasierenden Melanomzellen unter Hypergravitationsbedingungen

Lambers, Britta; Gerzer, Rupert

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-27894

Differente Expression der Multidrug-Resistenz-Proteine 4/5 in nicht und stark metastasierenden Melanomzellen unter Hypergravitationsbedingungen = Different expression of the multidrug resistance proteins 4/5 in non and highly metastatic melanoma cells under hypergravity conditions

Lambers, Britta

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Britta Lambers

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang125 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Gerzer, Rupert (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-03-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-27894
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/50810/files/Lambers_Britta.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Flugmedizin (DLR) (811003-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Melanom (Genormte SW) ; Cyclo-GMP (Genormte SW) ; ABC-Transporter (Genormte SW) ; Biowissenschaften, Biologie (frei) ; Multidrug-Resistenzproteine (frei) ; Hypergravitation (frei) ; melanoma (frei) ; multidrug resistance proteins (frei) ; cyclic GMP (frei) ; hypergravity (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Multidrug-Resistenzproteine (MRPs) besitzen die Eigenschaft, unterschiedliche Substanzen zu exportieren, und damit Zellen vor Toxifizierung zu schützen. MRP4, 5 und 8, welche den Fokus der Studie bilden, transportieren vor allem zyklische Nukleotide wie z.B. das zyklische Guanosin-3´,5´-monophosphat (cGMP), welches in physiologischen, melanozytären Prozessen, insbesondere in der UV-B vermittelten Melanogenese, einen bedeutsamen Botenstoff darstellt. In vorhergehenden Studien konnte gezeigt werden, dass mechanische Reizung in Form von Hypergravitation in nicht metastasierenden Melanomzellen einen erhöhten extrazellulären cGMP Export zur Folge hatte. Dieser Effekt konnte bei hoch metastasierenden Melanomzellen nicht beobachtet werden. Biochemische Analysen ließen auf einen vermehrten Transport des Nukleotids über die spezifischen cGMP Transporter MRP4 und 5 und den strukturanalogen Transporter MRP8 schließen. Aufgrund dieser Ergebnisse war Ziel der Arbeit, die Expression der drei Transporter auf mRNA- und Proteinebene in Hypergravitation in nicht metastasierenden und hoch metastasierenden Melanomzellen zu untersuchen. Die Resultate zeigen für MRP4 und MRP5 eine beschleunigungsbedingt erhöhte Expression um das ca. 1,4-fache in nicht metastasierenden Melanomzellen, wohingegen die Expression in stark metastasierenden Melanomzellen unbeeinflusst bleibt. Eine schwache Expression von MRP8 ließ sich unabhängig des Schwerkraftreizes in allen untersuchten Zelllinien beobachten. Der hypergravitationsbasierte cGMP-Export in nicht metastasierenden Melanomzellen basiert demnach auf einer vermehrten Expression der cGMP Transporter MRP4 und 5, wohingegen eine Beteiligung von MRP8 ausgeschlossen werden kann. Die Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass die cGMP-MRP4/5 Kaskade in nicht metastasierenden Melanomzellen, im Gegensatz zum stark metastasierenden Phänotyp, unmittelbar an der Adaptation der Zellen an den vermehrten Schwerkraftreiz involviert zu sein scheint. Es ist bekannt, dass eine erhöhte Expression von MRPs im Organismus zu einer verminderten Aufnahme von Medikamenten, z.B. von Zytostatika während einer Chemotherapie, führen kann. Eine infolge differenter Schwerkraftbedingungen bewirkte, veränderte Expression der Transporterproteine könnte demnach zu einer veränderten Aufnahme und Wirkung von Medikamenten bei Astronauten auf langen Weltraumaufenthalten beitragen.

Multidrug resistance proteins (MRPs) are transmembrane proteins with the potential to export a wide range of substances in the extracellular space preventing cells from toxification. MRP4 and 5, on which this investigation is focused, particularly mediate nucleoside-analogue export, i.e. guanosine 3´, 5´-cyclic monophosphate (cGMP) and conjugated nucleosides. cGMP plays an important signaling role in melanocytic physiology, especially in the UV-B induced melanogenesis. Previous studies could show that long-term exposure to mechanical stress in terms of hypergravity leads to an increased cGMP efflux in non-metastatic melanoma cell lines, whereas the highly metastatic phenotype appeared to be insensitive. Biochemical analysis let assume that overexpressed MRP4, 5 and 8 could be responsible for these effects. Based on these results the aim of the present study was to investigate the effects of hypergravity (5xg for 24 h) on mRNA and protein levels of MRP4, 5, and/or 8. The data show that the mRNA as well as the protein levels of MRP4 and MRP5 were about 1.4-fold higher in non-metastatic melanoma cells exposed to hypergravity in comparison to 1xg controls. In contrary, the expressions of MRP4 and 5 in highly metastatic cells remained unaffected. For MRP8 we basically measured low mRNA and protein expression levels in all investigated cell lines independent of gravity alterations. Our studies indicate that the previously found elevated cGMP export in hypergravity could be a consequence of an upregulated expression of MRP4 and MRP5 in non-metastatic melanoma cells, whereas a MRP8-driven export can be excluded. Furthermore, the elevated cGMP efflux and MRP expressions seems to be a part of an adaptation process for non-metastatic melanoma cells to hypergravity conditions. Since enhanced MRP expression is responsible for a decreased drug uptake in cells, a gravity-modified MRP expression on long-term space flights can lead to an altered drug tolerance and efficiency in astronauts.

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