Bei 50% aller an Hautkrebs erkrankten Patienten liegt eine fehlregulierte Kinase namens BRAF zugrunde. BRAF ist in etlichen zellulären Prozessen involviert und führt zu einer unkontrollierten Signalweiterleitung und somit zur Entstehung von Tumoren. Dieses Projekt überwacht die von drogengetriebenen BRAF-Konformationen und -Wechselwirkungen.

Eingereicht von: Ruth Röck, MSc
Firma/Universität: Leopold-Franzens Universität Innsbruck
Homepage: www.uibk.ac.at

Schenkt man der Statistik Glauben, dann liegt 50% Prozent aller an Hautkrebs erkrankten Patienten eine fehlregulierte Kinase namens BRAF zugrunde. Weiter noch – in 90% dieser Fälle wird die Fehlregulierung durch eine einzelne Punktmutation, genauer gesagt durch einen Aminosäureaustausch in BRAF verursacht. Hierbei befindet sich anstatt eines Valins an Position 600 eine Glutaminsäure (V600E Mutation).

BRAF ist neben weiteren Proteinen wie RAS, MEK und ERK Teil eines äußerst prominenten Signalweges, der MAPK Kaskade. Hierbei hilft BRAF chemische Signale weiterzuleiten, zum Beispiel von außerhalb der Zelle bis hinein in den Zellkern. Als Teil dieses Signalweges ist BRAF involviert in etlichen zellulären Prozessen, wie zum Beispiel Wachstum, Zellteilung, Bewegung aber auch Zelltod. Durch diese Vielzahl an Aufgaben, ist es nicht verwunderlich, dass eine Fehlregulierung von BRAF fatale Auswirkungen auf eine gesunde Zelle hat. Wie bereits erwähnt, ist einer der häufigsten Ursachen für Hautkrebs jene V600E Mutation in BRAF, welche BRAF in einer aktiven Konformation festhält. Dies wiederum führt zu einer unkontrollierten Signalweiterleitung. Als Folge ist die Entstehung von Krebszellen und somit malignen Tumoren fast unausweichlich. Aufgrund der hohen Anzahl an Krebspatienten, welchen jene V600E Mutation zugrunde liegt, wird seit einigen Jahren intensiv an Medikamenten geforscht, welche spezifisch V600E-mutiertes BRAF inhibieren. Eines der bekanntesten Medikamente ist Vemurafenib, welches vielversprechende Resultate in der Hautkrebs-Behandlung erzielte. Vemurafenib bindet spezifisch an V600E-mutiertes BRAF und zwingt es dadurch zurück in eine inaktive Konformation. Bei Patienten, welche jene V600E Mutation in sich trugen, konnte der Krebs somit innerhalb kürzester Zeit eingedämmt werden. Mit Vemurafenib konnte im Durchschnitt eine Remissionsphase von 7 Monaten gewährleistet werden bevor ein erneuter Ausbruch beobachtet werden konnte. Verantwortlich dafür sind weitere Mutationen im MAPK Signalwegs. Beispielsweise führt eine zusätzliche Mutation im Protein RAS in Kombination mit Vemurafenib paradoxerweise zu einer verstärkten Aktivierung der MAPK Kaskade. Dieser Umstand erzwingt eine genauere Betrachtung der gesamten MAPK Kaskade, um ein präzises und vor allem ein vollständiges Bild der mechanistischen Details zu erhalten.

life-science.eu - Foto: (c) Ruth RöckIm Institut für Biochemie an der Universität Innsbruck wird genau an dieser Thematik geforscht. So hat das Labor ein Reporter-System entwickelt, welches den spezifischen Nachweis von einerseits Protein-Protein Interaktionen (PPI), andererseits von Konformationsänderungen von einzelnen Proteinen erlaubt. Beide Reporter geben Aufschluss über die Aktivität aber vor allem über den zugrunde liegenden Mechanismus eines Signalwegs. Besagte Reporter basieren auf einer “Split-Luciferase”-Technologie. Hierfür wird ein Enzym, in diesem Fall eine Luciferase, in zwei Teile gespalten. Die daraus resultierenden Fragmente werden an die zu analysierenden Proteine gehängt. Im Falle einer Interaktion bzw. Konformationsänderung nähern sich die beiden Luciferase-Fragmente und rekonstituieren sich wieder zu einem vollständigen und funktionalen Enzym. Durch Zugabe des passenden Substrates entsteht eine Lichtreaktion. Jenes emittierte Licht kann gemessen und quantifiziert werden und spiegelt somit das Vorhandensein bzw. das Nichtvorhandensein einer PPI oder Konformationsänderung wieder.