Bedeutung des p53-Signalwegs für Apoptoseaktivierung und Zellzyklusarrestregulation durch das p14 ARF Tumorsuppressorgen

BH3-only Proteine, eine pro-apoptotische Untergruppe der Bcl-2 Proteinfamilie, sind zentrale Mediatoren von apoptotischen Signalen durch die Regulierung intrinsischer Apoptose-signalwege. Unsere Arbeitsgruppe hat vor kurzem gezeigt, dass Apoptose, die durch den p14ARF Tumorsuppressor induziert wird über die p53-abhängige Aktivierung des BH3-only Proteins Puma/Bbc3 vermittelt wird. Interessanterweise induziert p14ARF aber auch in p53 defizienten Zellen Zellzyklusarrest und Apoptose. Die dahinterliegenden Signalwege sind jedoch nicht bekannt. In dieser Arbeit berichten wir, dass das BH3-only Protein Bmf (Bcl-2 modifying factor) beim p14ARF-induzierten Zelltod in p53 defizienten Zellen eine wichtige Rolle spielt. Expression von p14ARF führt zu einer Induktion der PERK Kinase, daran anschließender Phosphorylierung von eIF2α sowie Aktivierung der stromabwärts liegenden Transkriptionsfaktoren ATF4 und CHOP. Diese Signalkaskade ist normalerweise Teil einer zellulären Antwort auf fehl- oder ungefaltete Proteine im Endoplasmatischen Retikulum (ER), der sogenannten ‘unfolded protein response’ (UPR), die zum einen durch verminderte Translationsinitiation und Hochregulierung von Chaperonen die Menge der fehlgefalteten Proteine reduzieren soll. Allerdings induziert p14ARF keinen ER Stress, sondern den PERK‒CHOP Signalweg. Die Transkriptionsfaktoren ATF4 und CHOP binden direkt in der Promotorregion von bmf und sind für dessen transkriptionelle Regulation verantwortlich. Unsere Daten zeigen, dass der PERK‒eIF2α‒ATF4‒CHOP Signalweg eine wesentliche Rolle bei der Induktion von Apoptose durch p14ARF spielt. Dieser Weg könnte ein Sicherungsmechanismus sein, der es den Zellen auch nach Verlust von p53 erlaubt Apoptose einzuleiten, nachdem p14ARF durch Onkogene hochreguliert wurde.BH3-only proteins, a pro-apoptotic subgroup of the Bcl-2 family of proteins, are central mediators of apoptosis signals by regulating the intrinsic apoptosis pathway. We have recently shown, that apoptosis triggered by the p14ARF tumour suppressor protein is mediated by the p53-dependent activation of the BH3-only protein Puma/Bbc3. Nevertheless, expression of p14ARF in p53-family deficient cells is capable of inducing both cell cycle arrest and apoptosis, but the signalling pathways initiated remain elusive. Here, we report that the BH3-only protein Bmf (Bcl-2 modifying factor) is involved in cell death in p53-deficient cells triggered by p14ARF. Expression of p14ARF leads to the induction of the PERK kinase, subsequent phosphorylation of eIF2α and activation of transcription factors ATF4 and CHOP. This signalling cascade is usually part of the ‘unfolded protein response’ (UPR), which is activated upon ER stress to reduce the amount of misfolded proteins by reduction of global protein translation initiation and upregulation of chaperones. Of note, p14ARF does not induce ER stress but activates the PERK‒CHOP pathway. ATF4 and CHOP transcription factors directly bind to the promotor region of bmf and induce its transcription. These data suggest that the PERK‒eIF2α‒ATF4‒CHOP signalling pathway may play a substantial role in mediating p14ARF-triggered apoptosis. This pathway could play the role of a ‘fail-safe’ mechanism that allows cells, even after loss of p53, to undergo apoptosis induced by upregulation of p14ARF by oncogenes