Prohibitin is a ubiquitously expressed protein, highly conserved throughout evolution. Although originally identified by its ability to inhibit G1/S progression in human fibroblasts, which was later ascribed to its 3 UTR, its role as a tumor suppressor is still debated. In the present study the function of prohibitin 1 in the maintenance of cell homeostasis was investigated by generating cancer cell lines in which prohibitin expression could be down- regulated via doxycycline induced shRNA expression. It was now shown for the first time that prohibitin protein is necessary for the proliferation of cancer cells. Loss of prohibitin expression by shRNA-mediated mRNA knockdown reduces the rate of division remarkably, without affecting the cell cycle progression. Most interestingly, reduction in prohibitin expression led to the complete loss of anchorage-independent growth of certain cancer cells. Moreover, these cancer cells showed reduced adhesion to the extracellular matrix, which suggests that metastasis could be hampered in these cells. Taken together, these observations point to a crucial role of prohibitin in cancer cell propagation and survival, making it an ideal target for new therapeutic approaches. Besides playing a role in cancer propagation, prohibitin 1 was found to be a protein that stabilizes mitochondrial proteins when it is in a complex with its homologue prohibitin 2. Loss of the complex stability by the reduced expression of one of the two prohibitin proteins resulted in an increase in mitochondrial fragmentation. OPA1, a mitochondrial fusion protein that is expressed as five isoforms, showed a decrease in the expression of its fusion competent isoforms. The resulting increase in mitochondrial fragmentation was in dependence of a strong reduction in prohibitin protein expression. The protease involved in OPA1 processing is m-AAA, and it is this protease that is presumably overactive in prohibitin knockdown cell.
Prohibitin ist ein hoch konserviertes, ubiquitär exprimiertes Protein, dessen zelluläre Funktion ursprünglich als Inhibitor des G1/S-Phasen Wechsels des Zellzyklus definiert wurde. Obwohl diese Funktion als Tumorsuppressor im weiteren Verlauf von Untersuchungen dem Prohibitin 3 UTR-Bereich zugeschrieben wurde, wird Prohibitins Rolle als Tumorsuppressor immer noch heftig diskutiert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion von Prohibitin in der Erhaltung der Zellhomöostase über einen knockdown Ansatzes untersucht. Dazu wurden Krebszelllinien so verändert, dass sie nach einer Behandlung mit Doxycyclin gegen Prohibitin gerichtete shRNAs exprimieren und somit regulierbar die Prohibitin mRNA- und Proteinexpression unterdrückt wird. Es konnte nun zum ersten Mal gezeigt werden, dass Prohibitin Expression für die Proliferation von Krebszellen notwendig ist. Eine verminderte Prohibitin Proteinexpression führte zu einer stark verlangsamten Zellteilungsrate, ohne jedoch den Übergang zwischen einzelnen Zellzyklusphasen zu inhibieren. Interessanterweise führte die reduzierte Prohibitin Expression zu einem Verlust des Adhäsions-unabhängigen Wachstums in den untersuchten Krebszelllinien, die ein typisches Erkennungsbild der Karzinogenese ist. Auch die Adhäsion an die extrazelluläre Matrix war stark inhibiert, was darauf hinweist. dass Metastasierung von Krebszellen mit einem Prohibitin knockdown behindert ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Prohibitin eine wichtige Rolle für Krebsentwicklung und -wachstum hat, was dieses Protein zu einem optimalen Ziel für eventuelle Therapieansätze macht. Prohibitins Hauptaufgabe, die von der Funktion in der Karzinogenese unabhängig zu sein scheint, liegt in der Funktion als mitochondriales Chaperon. Hier stabilisierte Prohibitin mit seinem homologen Partner Prohibitin 2 das Fusionsprotein OPA1 und verhindert eine unverhältnismäßige Spaltung durch die m-AAA Protease. Ein Verlust bzw. verminderte Prohibitin Expression führt über die Spaltung der fusionskompetenten OPA1 Fragmente zu einer Fragmentierung der Mitochondrien.
