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Untersuchung der toxisch-kanzerogenen Rolle von NO-induzierten und TRPA1-vermittelten Signalwegen in der Lunge in einem In-vitro-Zellsystem
Untersuchung der toxisch-kanzerogenen Rolle von NO-induzierten und TRPA1-vermittelten Signalwegen in der Lunge in einem In-vitro-Zellsystem
The Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) is a non-selective ion channel and a sensor for exogenous irritants like cigarette smoke and pro-inflammatory stimuli like nitic oxide (NO). Some volatile and toxic TRPA1-agonists are well-known lung cancer-causing substances. As TRPA1 is expressed in lung tumor cells and NO was shown to be highly linked to aggressiveness of lung tumors, we investigated the interaction of TRPA1 and NO with regard to signaling pathways. Therefore, we established a TRPA1-positive model system in HEK293 cells for identification of TRPA1-linked effects and identified ERK1/2-activation as a consequence of NO-mediated TRPA1-activation. An involvement of NO-mediated guanylyl cyclase and protein kinase G- dependent signaling as well as the involvement of other potential ERK1/2-linking or lung cancer relevant signaling molecules like Calmodulin/CaMKII, PI3 kinase, phospholipase C and protein kinase C could be ruled out. Furthermore, we identified Src and Pyk2, two non-receptor tyrosine kinases, as important players in TRPA1-mediated ERK1/2-activation. Experiments in the small cell lung cancer cell line H69, which expresses TRPA1 channels, suggest a biological relevance in lung cancer. TRPA1 may be a possible link between smoking behavior, NO and aggressiveness and progression of lung cancer., Der Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) ist ein nicht-selektiver Ionenkanal, der sowohl exogene Reizstoffe wie Zigarettenrauch als auch proinflammatorische Substanzen wie Stickstoffmonoxid (NO) wahrnehmen kann. Unter den flüchtigen und giftigen TRPA1-Agonisten sind einige Substanzen bekannt, die mit der Entstehung von Lungenkrebs assoziiert sind. Da der TRPA1-Kanal auf Lungenkrebszellen exprimiert wird und NO mit einer erhöhten Tumoraggressivität bei Lungenkrebs einhergeht, wurde der Zusammenhang zwischen dem TRPA1-Kanal, NO und möglichen hierdurch aktivierten Signalwegen näher untersucht. Hierzu wurde ein TRPA1-tragendes Zellmodellsystem in HEK293-Zellen entwickelt, um TRPA1-abhängige Effekte zu identifizieren. Eine ERK1/2-Phosphorylierung konnte hierbei in Abhängigkeit einer NO-vermittelten TRPA1-Aktivierung nachgewiesen werden. Die Beteiligung der NO-abhängigen Guanylylcyclase und der Proteinkinase G sowie anderer Signalmoleküle wie Calmodulin/CaMKII, PI3-Kinase, Phospholipase C and Proteinkinase C, welche ebenfalls ERK1/2 mit einer Lungentumorgenese verknüpfen könnten, konnte ausgeschlossen werden. Jedoch konnten Src und Pyk2, zwei Nicht-Rezeptor-Tyrosinkinasen, als wichtige Akteure bei der TRPA1-vermittelten ERK1/2-Aktivierung identifiziert werden. Versuche in H69-Zellen, die vom Kleinzelligen Lungenkrebs abstammen und TRPA1-Kanäle exprimieren, legen eine biologische Relevanz beim Lungenkrebs nahe. Der TRPA1-Kanal könnte die bekannten Zusammenhänge zwischen Rauchgewohnheiten, NO und der Aggressivität und Progression von Lungenkrebs neu erklären.
TRPA1, nitric oxide, lung cancer, pyk2, src kinase
Berr-Kirmair, Christina Maria
2019
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Berr-Kirmair, Christina Maria (2019): Untersuchung der toxisch-kanzerogenen Rolle von NO-induzierten und TRPA1-vermittelten Signalwegen in der Lunge in einem In-vitro-Zellsystem. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

The Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) is a non-selective ion channel and a sensor for exogenous irritants like cigarette smoke and pro-inflammatory stimuli like nitic oxide (NO). Some volatile and toxic TRPA1-agonists are well-known lung cancer-causing substances. As TRPA1 is expressed in lung tumor cells and NO was shown to be highly linked to aggressiveness of lung tumors, we investigated the interaction of TRPA1 and NO with regard to signaling pathways. Therefore, we established a TRPA1-positive model system in HEK293 cells for identification of TRPA1-linked effects and identified ERK1/2-activation as a consequence of NO-mediated TRPA1-activation. An involvement of NO-mediated guanylyl cyclase and protein kinase G- dependent signaling as well as the involvement of other potential ERK1/2-linking or lung cancer relevant signaling molecules like Calmodulin/CaMKII, PI3 kinase, phospholipase C and protein kinase C could be ruled out. Furthermore, we identified Src and Pyk2, two non-receptor tyrosine kinases, as important players in TRPA1-mediated ERK1/2-activation. Experiments in the small cell lung cancer cell line H69, which expresses TRPA1 channels, suggest a biological relevance in lung cancer. TRPA1 may be a possible link between smoking behavior, NO and aggressiveness and progression of lung cancer.

Abstract

Der Transient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1) ist ein nicht-selektiver Ionenkanal, der sowohl exogene Reizstoffe wie Zigarettenrauch als auch proinflammatorische Substanzen wie Stickstoffmonoxid (NO) wahrnehmen kann. Unter den flüchtigen und giftigen TRPA1-Agonisten sind einige Substanzen bekannt, die mit der Entstehung von Lungenkrebs assoziiert sind. Da der TRPA1-Kanal auf Lungenkrebszellen exprimiert wird und NO mit einer erhöhten Tumoraggressivität bei Lungenkrebs einhergeht, wurde der Zusammenhang zwischen dem TRPA1-Kanal, NO und möglichen hierdurch aktivierten Signalwegen näher untersucht. Hierzu wurde ein TRPA1-tragendes Zellmodellsystem in HEK293-Zellen entwickelt, um TRPA1-abhängige Effekte zu identifizieren. Eine ERK1/2-Phosphorylierung konnte hierbei in Abhängigkeit einer NO-vermittelten TRPA1-Aktivierung nachgewiesen werden. Die Beteiligung der NO-abhängigen Guanylylcyclase und der Proteinkinase G sowie anderer Signalmoleküle wie Calmodulin/CaMKII, PI3-Kinase, Phospholipase C and Proteinkinase C, welche ebenfalls ERK1/2 mit einer Lungentumorgenese verknüpfen könnten, konnte ausgeschlossen werden. Jedoch konnten Src und Pyk2, zwei Nicht-Rezeptor-Tyrosinkinasen, als wichtige Akteure bei der TRPA1-vermittelten ERK1/2-Aktivierung identifiziert werden. Versuche in H69-Zellen, die vom Kleinzelligen Lungenkrebs abstammen und TRPA1-Kanäle exprimieren, legen eine biologische Relevanz beim Lungenkrebs nahe. Der TRPA1-Kanal könnte die bekannten Zusammenhänge zwischen Rauchgewohnheiten, NO und der Aggressivität und Progression von Lungenkrebs neu erklären.