A szarko/endoplazmatikus retikulum Ca2+ ATPáz 3 szerkezet-elemzése és a nem-izom típusú sejtek Ca2+ -transzport fehérje készletének változásai sejtdifferenciáció során = Structural study of the sarco/endoplasmic reticulum Ca2+ ATPase 3 proteins and the modulation of the machinery of Ca2+-transport proteins during the differentiation of non-muscle cells

摘要

A Ca2+ függő sejtélettani folyamatok szabályozásában fontos szerepet betöltő szarko/endoplazmás retikulum (SERCA) és plazmamembrán (PMCA) Ca2+ATPázokat vizsgáltuk. Endogén, valamint vad típusú és mutáns rekombináns SERCA3 fehérjék tripszines proteolízisét elemezve kimutattuk két, kinetikailag eltérő fragmentációs profil párhuzamos megjelenését. Irányított mutagenezissel azonosítottunk néhány tripszines hasítási helyet. Eredményeink arra utalnak, hogy natív membránkörnyezetben a fragmentációs profilok a SERCA3 fehérje eltérő konformációs állapotaihoz rendelhetőek. Korábbi munkáinkhoz kapcsolódva elemeztük a gyomor-/béltumorsejtek differenciációja, és a SERCA és PMCA fehérjék expressziója, funkciója közötti összefüggéseket. Számos differenciációs modellben igazoltuk, hogy az éretlen sejtekben alacsony szinten kifejeződő SERCA3 és PMCA4b izoformák expressziója erősen indukálódik a tumorsejtek differenciációja során. A SERCA fehérjék funkcionális gátlása elősegítette egyes béltumorsejtek differenciációját. A béltumorok kialakulásában fontos APC/b-katenin/TCF4 jelátviteli út gátlása indukálta a SERCA3 expressziót. Különböző stádiumú béltumorokból nyert szöveti metszetek immunhisztokémiai vizsgálatai szerint a SERCA3 expresszió defektusa már a tumorok kialakulásának korai szakaszában jelentkezik. Eredményeink alapján felvetjük annak lehetőségét, hogy a gyomor-/béltraktusban egyes Ca2+ transzporterek, mint markerfehérjék, segíthetik malignus elváltozások kialakulásának és fenotípusának meghatározását, és diagnosztikai fejlesztések potenciális célpontjai lehetnek. | We studied the sarco/endoplasmic reticulum (SERCA) and plasma membrane (PMCA) Ca2+ATPases. The proper functions of these proteins are essential in the regulation of Ca2+-dependent cellular processes. Limited tryptic digestion of endogenously expressed or wild-type and mutant recombinant SERCA3 proteins resulted in two distinct fragmentation profiles. Using site-directed mutagenesis approach some of the tryptic sites were determined. Our data indicated that the SERCA3 fragmentation profiles were related to different conformational states of the enzyme. To further explore our previous work, we investigated the expression and function of various SERCA and PMCA isoforms during the differentiation of gastric/colon cancer cells. Using a wide range of model cells and differentiation protocols, strong induction of SERCA3 and PMCA4b expression were detected in differentiating cancer cells. Inhibition of SERCA function induced the maturation of colon cancer cells. Inhibition of the APC/b-catenin/TCF4 signaling pathway, essential during colon carcinogenesis, resulted in up-regulated SERCA3 expression. Immunohystochemical analysis of various tissue sections from colonic lesions, adenomas and adenocarcinomas showed that loss of SERCA3 expression is an early event during colon carcinogenesis. Our data suggest that some Ca2+ transport proteins could serve as new biomarkers for the analysis of the formation and phenotype of gastric/colon tumors, and should help in novel diagnostic development.