Regulatorische Funktion der Phosphorylierung von Neprilysin in der Lokalisation an der Plasmamembran und der Interaktion mit dem Tumorsuppressor PTEN

Abstract

Bei der Zink-Metalloendopeptidase Neprilysin (NEP) handelt es sich um ein Typ 2 Membranprotein, das für die Degradation von extrazellulären Peptiden und Peptidhormonen zuständig ist. Darüber hinaus kann NEP sowohl im sekretorischen Transportweg, als auch an der Zelloberfläche das mit der Alzheimerschen Erkrankung assoziierte β-Amyloid (Aβ) Peptid degradieren.<br /> Unabhängig von der extrazellulären Peptidaseaktivität interagiert die N-terminale zytosolische Domäne von NEP mit den F-Aktin bindenden Proteinen Ezrin, Radixin und Moesin (ERM) und den Tumorsuppressor PTEN. Durch NEP vermittelte Rekrutierung von PTEN kommt es zu einer verstärkten Dephosphorylierung von Phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphat und somit einer Inhibition des Akt Signalwegs. Dies wirkt sich unter anderem negativ auf die Zellvitalität und das Zellwachstum aus. Bisher war unklar, ob die extrazelluläre/luminale NEP Peptidaseaktivität und die Interaktion mit den zytoplasmatischen NEP Bindepartnern posttranslational reguliert werden.<br /> In der vorliegenden Arbeit konnte durch <em>in vitro</em> und Zellkulturmodelle gezeigt werden, dass NEP an Serin 6 innerhalb der zytoplasmatischen Domäne durch die Casein Kinase 2 (CK2) phosphoryliert wird. Während die Phosphorylierung von NEP keinen Einfluss auf die Maturierung und die Stabilität von NEP nimmt, führt sie zu einer signifikanten Erhöhung der NEP Zelloberflächenlokalisation und damit einhergehender Zelloberflächenaktivität. Dieses ist wahrscheinlich auf einen verstärkten Transport von NEP zur Plasmamembran oder auf eine Stabilisierung von NEP an der Plasmamembran zurückzuführen.<br /> In Bezug auf die zytosolischen NEP Bindepartner konnte gezeigt werden, dass die NEP Phosphorylierung keinen Einfluss auf die Ezrin Bindung nimmt.<br /> Im Gegensatz dazu führt die Phosphorylierung von NEP zu einer fast vollständigen Inhibition der Interaktion von NEP mit dem Tumorsuppressor PTEN. Die daraus resultierende verminderte Rekrutierung von PTEN an die Plasmamembran führt zur Stabilisierung der Phosphatidylinositol (3,4,5) trisphosphat Konzentration und daraus folgender verstärkter Aktivierung der Proteinkinase Akt nach Stimulation der Zellen mit Insulin bzw. IGF-1.<br /> Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Phosphorylierung von NEP eine erhöhte NEP-spezifische Aβ Degradation zur Folge haben könnte. Gleichzeitig wird die NEP vermittelte Inhibition des Akt Signalwegs unterbunden, was zur Inhibition apoptotischer Faktoren und reduzierter Tau Phosphorylierung führen könnte.