Funktionale Charakterisierung der Metalloprotease ADAM17 und ihrer natürlich vorkommenden Varianten

Der Prozess des Ectodomain-Sheddings beschreibt das irreversible Abspalten des extrazellulären Teils von membranständigen Proteinen. So werden unter anderem Wachstumsfaktoren, Adhäsionsmoleküle, Zytokine oder Rezeptoren von der Zelloberfläche durch Sheddasen, wie zum Beispiel A Disintegrin And Metalloprotease (ADAM) 17, abgespalten. Diese ubiquitär exprimierte Metalloprotease zählt zu den wichtigsten Sheddasen und kann über 80 verschiedene Substrate prozessieren. Dadurch ist ADAM17 in eine Vielzahl von physiologischen und pathophysiologischen Prozessen, wie die Regeneration, Differenzierung, Immunität, (chronische) Inflammation oder Krebs involviert. Eine strikte Regulation der Aktivierung und Maturierung der Protease ist dabei notwendig, jedoch noch nicht vollständig verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit sollten funktionale ADAM17-Varianten charakterisiert und dadurch Erkenntnisse über die posttranskriptionale Prozessierung von ADAM17 gewonnen werden. Dafür wurde das Makrophagen-Vorläufer-Zellsystem (MØP-Zellsystem) etabliert. Dies ist ein physiologischeres Zellsystem zur Analyse von ADAM17, da es auf immortalisierten Immunzellen basiert. Im Zuge dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die cytoplasmatische Domäne und deren Phosphorylierung durch die Polo-like Kinase 2 für die Aktivierung von ADAM17 zu vernachlässigen ist. Im Gegensatz dazu spielt die Abspaltung der Prodomäne durch Furin eine entscheidende Rolle. Die Regulation von Signalwegen ist von großer Bedeutung und führt bei einer Störung zu Krankheiten oder der Entstehung von Krebs. Aufgrund der Beteiligung von ADAM17 an dem EGF-R-Signalwegen über das Shedden des Rezeptors selbst und viele seiner Liganden, wurde diese Protease bereits als wichtiger Faktor in der Entstehung und Progression von Darmkrebs beschrieben. Daher wurde in der vorliegenden Arbeit die Aktivität und Maturierung von ADAM17-Mutationen analysiert, die in Tumorgewebe von Darmkrebspatienten gefunden wurden. Dabei zeigten die untersuchten Varianten eine verminderte oder unveränderte ADAM17-Aktivität. Interessanterweise beeinträchtigte eine Mutation in der Prodomäne die Funktion und den Transport von ADAM17 am stärksten. Weitere Ergebnisse lassen vermuten, dass nicht nur die Membran-proximale Domäne in der Substraterkennung involviert ist, sondern auch die katalytische Domäne. Die Erkenntnisse dieser Arbeit unterstützen die Hypothese, dass ADAM17 über die Regulation von inflammatorischen Prozessen an der Tumorentstehung beteiligt ist. Im letzten Teil der Arbeit wurde das zuvor etablierte MØP-Zellsystem für die Charakterisierung einer Krankheits-assoziierten ADAM17-Variante verwendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Mutation, die sich in der katalytischen Domäne, aber abseits des aktiven Zentrums, befindet, sowohl die Aktivität als auch den Transport an die Zelloberfläche schwerwiegend beeinträchtigt. Diese Erkenntnisse können als Grundlage für die Suche nach therapeutischen Ansätzen dienen