The interconnected KIT receptor and Microphthalmia-associated transcription factor axis in melanoma
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Den farligaste formen av hudcancer, melanom, uppkommer genom okontrollerad tillväxt av melanocyter som är celler specialiserade i pigmentproduktion. Dessa celler skyddar oss från den farliga UV-strålingen med hjälp av pigment som omvandlar ljusvågor till värme. I Sverige drabbas drygt 2000 personer per år av sjukdomen. Cirka 80-85 % av dessa botas genom kirurgi men hos 15-20 % av patienterna har cancern spridit sig till andra organ vilket gör att överlevnadschansen drastiskt sjunker till 7-19 %. I denna avhandling utforskas den cellulära kommunikationen i melanocyter. Genom att förstå de molekylära mekanismerna, bland annat cellkommunikation och cellsignalering, bakom sjukdomsförloppet av melanom, kan vår utökade kunskap leda till utveckling av förbättrade läkemedel mot sjukdomen.
Cellsignalering är de processer som påverkar cellernas beteende. Till
exempel kan en cell ta emot signaler från sin omgivning och startar signalfortledning (signaltransduktion) bestående av flera proteinnätverk. Genom dessa signaleringsvägar omvandlas signalerna från cellens utsida till cellulära svar med hjälp av så kallade transkriptions-faktorer som reglerar vilka gener som ska vara påslagna. Ett ökat eller minskat uttryck av vissa gener kan påverka celldelning, programmerad celldöd, tillväxt eller metabolism.
Ett annat viktigt koncept inom cellsignalering är fosforylering av proteiner. Fosforylering är en biokemisk reaktion där proteinkinaser hjälper till att fästa en eller flera fosfatgrupper på ett protein. Fosforyleringen påverkar proteinet så att dess aktivitet antingen slås på eller stängs av, hur det kan interagera med andra proteiner eller dess stabilitet.
KIT är en tillväxtfaktor-receptor som skickar signaler från utsidan till
insidan av en cell. Ett av proteinerna som påverkas av signaler från KIT är
transkriptions-faktorn MITF. Dessa proteiner spelar central roll i utvecklingen och funktionen hos melanocyter. Störningar i signaleringen mellan KIT och MITF och/ eller mutationer i dessa proteiner är ett vanligt förekommande fenomen i hudcancer. För att få djupare insikt i hur KIT och MITF kan påverka melanocyternas och melanoms utveckling och funktion har vi i denna avhandling undersökt KIT och MITF med avseende på proteinstruktur, signaleringsvägar och fosforylering.
I det första arbetet undersökte vi hur proteinstrukturen hos KIT reglerar receptorsignalering. Vi tillverkade KIT proteiner med olika längder på den del av receptorn som ligger alldeles utanför cell-membranet. Vi visade att det var just längden i den regionen som påverkade KIT fosforyleringens intensitet. Graden av receptorfosforylering in sin tur påverkade melanomcellers överlevnad i närvaro av cellgifter.
I det andra arbetet kunde vi med hjälp av farmakologiska hämmare och strategiskt framkallade mutationer i KIT identifiera flera nya signaleringsvägar mellan KIT och MITF. Dessa signaleringsvägar visade sig vara viktiga för hur KIT reglerar celldelning.
I det tredje arbetet analyserade vi MITFs tredimensionella struktur genom att använda röntgenkristallografi. Strukturen vi kom fram till medförde en ökad kunskap om hur MITF selektivt binder till andra transkriptionsfaktorer och DNA och förklarade hur vissa mutationer i MITF hämmar dess funktion mer än andra beträffande utvecklingen av melanocyter.
I det fjärde och femte arbetet använde vi en molekylär metod som kallas för masspektrometri för att exakt identifierat var i MITF som fosfat binder. Tillsammans med egentillverkade antikroppar som är designade mot dessa fosforylerade platser upptäckte vi flera tidigare okända fosforyleringsmodifieringar på MITF. Hittills har dessa modifieringar visats sig vara viktiga för bland annat lokalisering av MITF till en specifik plats i cellen och reglering av genuttryck.
Sammanfattningsvis har avhandlingen bidragit med förbättrad kännedom om signaleringsvägar mellan, och strukturs- och fosforyleringsförändringar av KIT och MITF som är väsentliga för den biologiska regleringen av melanocyter och melanomceller.
Den farligaste formen av hudcancer, melanom, uppkommer genom okontrollerad tillväxt av melanocyter som är celler specialiserade i pigmentproduktion. Dessa celler skyddar oss från den farliga UV-strålingen med hjälp av pigment som omvandlar ljusvågor till värme. I Sverige drabbas drygt 2000 personer per år av sjukdomen. Cirka 80-85 % av dessa botas genom kirurgi men hos 15-20 % av patienterna har cancern spridit sig till andra organ vilket gör att överlevnadschansen drastiskt sjunker till 7-19 %. I denna avhandling utforskas den cellulära kommunikationen i melanocyter. Genom att förstå de molekylära mekanismerna, bland annat cellkommunikation och cellsignalering, bakom sjukdomsförloppet av melanom, kan vår utökade kunskap leda till utveckling av förbättrade läkemedel mot sjukdomen.
Cellsignalering är de processer som påverkar cellernas beteende. Till
exempel kan en cell ta emot signaler från sin omgivning och startar signalfortledning (signaltransduktion) bestående av flera proteinnätverk. Genom dessa signaleringsvägar omvandlas signalerna från cellens utsida till cellulära svar med hjälp av så kallade transkriptions-faktorer som reglerar vilka gener som ska vara påslagna. Ett ökat eller minskat uttryck av vissa gener kan påverka celldelning, programmerad celldöd, tillväxt eller metabolism.
Ett annat viktigt koncept inom cellsignalering är fosforylering av proteiner. Fosforylering är en biokemisk reaktion där proteinkinaser hjälper till att fästa en eller flera fosfatgrupper på ett protein. Fosforyleringen påverkar proteinet så att dess aktivitet antingen slås på eller stängs av, hur det kan interagera med andra proteiner eller dess stabilitet.
KIT är en tillväxtfaktor-receptor som skickar signaler från utsidan till
insidan av en cell. Ett av proteinerna som påverkas av signaler från KIT är
transkriptions-faktorn MITF. Dessa proteiner spelar central roll i utvecklingen och funktionen hos melanocyter. Störningar i signaleringen mellan KIT och MITF och/ eller mutationer i dessa proteiner är ett vanligt förekommande fenomen i hudcancer. För att få djupare insikt i hur KIT och MITF kan påverka melanocyternas och melanoms utveckling och funktion har vi i denna avhandling undersökt KIT och MITF med avseende på proteinstruktur, signaleringsvägar och fosforylering.
I det första arbetet undersökte vi hur proteinstrukturen hos KIT reglerar receptorsignalering. Vi tillverkade KIT proteiner med olika längder på den del av receptorn som ligger alldeles utanför cell-membranet. Vi visade att det var just längden i den regionen som påverkade KIT fosforyleringens intensitet. Graden av receptorfosforylering in sin tur påverkade melanomcellers överlevnad i närvaro av cellgifter.
I det andra arbetet kunde vi med hjälp av farmakologiska hämmare och strategiskt framkallade mutationer i KIT identifiera flera nya signaleringsvägar mellan KIT och MITF. Dessa signaleringsvägar visade sig vara viktiga för hur KIT reglerar celldelning.
I det tredje arbetet analyserade vi MITFs tredimensionella struktur genom att använda röntgenkristallografi. Strukturen vi kom fram till medförde en ökad kunskap om hur MITF selektivt binder till andra transkriptionsfaktorer och DNA och förklarade hur vissa mutationer i MITF hämmar dess funktion mer än andra beträffande utvecklingen av melanocyter.
I det fjärde och femte arbetet använde vi en molekylär metod som kallas för masspektrometri för att exakt identifierat var i MITF som fosfat binder. Tillsammans med egentillverkade antikroppar som är designade mot dessa fosforylerade platser upptäckte vi flera tidigare okända fosforyleringsmodifieringar på MITF. Hittills har dessa modifieringar visats sig vara viktiga för bland annat lokalisering av MITF till en specifik plats i cellen och reglering av genuttryck.
Sammanfattningsvis har avhandlingen bidragit med förbättrad kännedom om signaleringsvägar mellan, och strukturs- och fosforyleringsförändringar av KIT och MITF som är väsentliga för den biologiska regleringen av melanocyter och melanomceller.
Avdelning/ar
- Institutionen för translationell medicin
- BioCARE: Biomarkers in Cancer Medicine improving Health Care, Education and Innovation
Publiceringsår
2013
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
Volym
2013:82
Fulltext
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Experimental Clinical Chemistry
Ämne
- Medicinal Chemistry
Status
Published
Handledare
- Lars Rönnstrand
- Eiríkur Steingrímsson
- Jianmin Sun
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 1652-8220
- ISBN: 978-91-87449-54-3
Försvarsdatum
6 september 2013
Försvarstid
13:15
Försvarsplats
Clinical Research Centre lecture hall, Malmö
Opponent
- Arne Östman (Professor)