Zelluläre Mechanismen der Fulvestrant-induzierten Reorganisation von Adherens Junctions in Brustkrebszellen

Abstract

Das Mammakarzinom ist das häufigste Malignom der Frau. Antiöstrogene sind wichtiger Bestandteil der Therapie Östrogenrezeptor-positiver (ER-α-positive) Mammakarzinome, da sie die Proliferation ER-α-positiver Karzinome hemmen. Das Antiöstrogen Fulvestrant führt in vitro in Mammakarzinomzellen zu einer Reorganisation von Adherens Junctions (AJs) und E-Cadherin. Diese Strukturen, die eng in die Epithelial-Mesenchymale-Transition (EMT) involviert sind, haben direkte Implikationen für die Metastasierungsfähigkeit von Tumoren. Trotzdem sind AJs und deren Regulatoren bis heute nur selten Zielstrukturen zielgerichteter Tumortherapien. In dieser Arbeit untersuchte ich molekulare Mechanismen, die der AJ-Reorganisation nach Fulvestrant-Behandlung zugrunde liegen. Die durch Fulvestrant induzierte AJ-Reorganisation scheint strukturell stabil. Die Behandlung mit Fulvestrant führt in der Brustkrebszelllinie MCF-7/vBOS zu einer spezifischen Assoziation der regulatorischen GTPase RhoA mit E- Cadherin, dem prominentesten Adhäsionsprotein epithelialer Adhärenskontakte. Die AJ- Reorganisation scheint nur in Anwesenheit von RhoA möglich, ein Knockdown von RhoA normalisiert die Membranveränderungen. Rekombinantes, konstitutiv aktives RhoA macht die Veränderungen ebenfalls teilweise rückgängig. Eine potente Inhibition der GEF-Bindedomäne von RhoA führt zu morphologischen Veränderungen ähnlich der Fulvestrant-induzierten AJ- Reorganisation. Diese Effekte scheinen nicht auf einer Beeinflussung von ER-α zu beruhen. Downstream von RhoA gelang es mir, Formine als einen weiteren möglichen Effektor, der in die Fulvestrant-induzierte AJ-Reorganisation involviert ist, zu identifizieren. Darüber hinaus konnte ich auch Hinweise für eine Beteiligung des EGFR-Signaling sammeln, da ein Knockdown von Amphiregulin ebenfalls eine AJ-Reorganisation zu induzieren schien. Diese Ergebnisse geben Rückschluss auf intrazelluläre Mechanismen, über die Effekte antiöstrogener Therapien vermittelt werden. Regulatoren des Zytoskeletts und der Zell-Zell- Adhäsion tragen vielfache Implikationen für die Metastasierung verschiedener Tumorentitäten. Ein besseres Verständnis über Effektoren und Regulation dieser Signalwege kann helfen, Ansprechen und nicht-Ansprechen auf spezifische Tumortherapien besser zu verstehen. Ein Verständnis der involvierten Signalwege ist außerdem integral, um in Zukunft neue, immer bessere zielgerichtete Tumortherapeutika zu entwickeln und damit die Prognose von Millionen von Mammakarzinom-Patientinnen weltweit zu verbessern.

Breast cancer is the most common malignancy in women. Anti-estrogenic agents are an important part of the therapy of estrogen receptor-positive (ER-α-positive) breast cancer, as they inhibit the proliferation of ER-α-positive carcinomas. The antiestrogen fulvestrant leads to a reorganization of adherens junctions (AJs) and E-cadherin in breast cancer cells in vitro. These structures, which are intimately involved in epithelial-mesenchymal transition (EMT), have direct implications for the ability of tumors to metastasize. Still, AJs and their regulators are rarely target structures of targeted tumor therapies. In this thesis I investigated molecular mechanisms underlying AJ reorganisation after Fulvestrant- treatment. Fulvestrant-induced AJ reorganisation appears structurally stable. Fulvestrant treatment leads to a specific association of the regulatory GTPase RhoA with E-cadherin, the most prominent adhesion protein of epithelial adhesion contacts, in MCF-7/vBOS cells. AJ reorganization seems to be possible only in the presence of RhoA, while a knockdown of RhoA normalizes the changes in membrane structure. Recombinant, constitutively active RhoA also partially reverses these changes. A potent inhibition of the GEF binding domain of RhoA leads to morphological changes similar to Fulvestrant-induced AJ reorganization. These effects do not seem to involve ER-α directly. Downstream of RhoA I was able to identify formins as another possible effector involved in fulvestrant-induced AJ reorganization. Furthermore, I was able to collect hints for the involvement of EGFR signaling, since a knockdown of amphiregulin also seemed to induce AJ reorganization. These data suggest intracellular mechanisms by which the effects of antiestrogenic therapies are mediated. Regulators of the cytoskeleton and cell-cell adhesion have multiple implications for the metastasis of different tumor entities. A better understanding of the effectors and modulation of these signaling pathways may help to better understand response and non-response to specific tumor therapies. An understanding of the involved signalling pathways is also integral to the future development of new and more effective targeted tumour therapeutics and thus to improve the prognosis of millions of breast cancer patients worldwide.