Histidin Triaden Proteine
Zielsetzung
Aufklärung der pathobiochemischen Mechanismen von Histidin-Triaden (HIT)-Proteinen
Hintergrund
Histidin-Triaden (HIT)-Proteine stellen eine ubiquitär exprimierte Familie von Proteinen dar, deren Mitglieder durch ein hochkonserviertes His-X-His-X-His-XX (X: hydrophobe Aminosäure)-Motiv im aktiven Zentrum charakterisiert sind. Sie besitzen Nukleotid-Hydrolase- und/oder -Transferaseaktivität. Im humanen Genom wurden 7 Gene für HIT-Familienmitglieder beschrieben, die in 5 Zweige eingeteilt wurden. Ein Zweig umfasst dabei die drei Hint (Histidine triad nucleotid-binding)-Proteine Hint1, 2, 3, die anderen Zweige werden von dem Fhit (Fragile histidine triad)-Protein, der GalT (Galactose-1-phosphate-uridyltransferase), dem Dcps (scavenger mRNA decapping enzyme) und Aprataxin gebildet. Unsere Untersuchungen konzentrieren sich auf die drei Hint (Histidine-triad-nucleotide-binding)-Proteine Hint1,2,3 und das Fhit (Fragile histidine triad)-Protein.
Hint1 wurde ursprünglich als Protein-Kinase C (PKC) inhibitor-1 oder PKC-interacting protein-1 (PKCI-1) beschrieben, wobei der inhibierende Effekt auf PKC angezweifelt wird. Hint1-defiziente Mäuse zeigen keine offensichtlichen Entwicklungsdefekte, sind jedoch bereits im heterozygoten Zustand anfälliger für karzinogen-induzierte Tumorgenese als Wildtyp-Tiere, weshalb Hint1 als haploinsuffizienter Tumorsuppressor definiert wurde. Hint1 moduliert die Aktivität der Transkriptionsfaktoren MITF, USF und AP-1 und interagiert u.a. mit der Lysyl-tRNA-Synthetase, mit POSH (plenty of SH3 domains), SKP2 (S-phase-kinse –associated protein 2), SCF-ubiquitin ligase complex, γ-Histon2AX und ATM (Ataxia-telangiectasia mutated), dem m-Opoidrezeptor und dem RGS-z (regulator of G-protein signaling-z). Hint2 wurde als mitochondrialer Apoptose-Sensitizer beschrieben, dessen Expression in verschiedenen Tumoren reduziert ist. Im Gegensatz zu Hint1 und Hint2, die Homodimere ausbilden, wurde für Hint3 eine oligomere Struktur beschrieben. Die verschiedenen physiologischen Rollen der drei Hint-Proteine, insbesondere ihrer enzymatischen Aktivitäten, sind bisher noch nicht vollständig verstanden.
Fhit wurde ursprünglich mit einer hereditären Form von frühzeitig auftretenden Nierentumoren assoziiert. Das für Fhit codierende Gen wurde im FRA3B-Locus, einem der am häufigsten von Chromosomenbrüchen und -umlagerungen betroffenen Bereiche des humanen Genoms lokalisiert. In weiterführende Untersuchungen konnte in einer Vielzahl von Tumoren unterschiedlichen Ursprungs ebenfalls ein Verlust oder eine beeinträchtigte Expression von Fhit nachgewiesen werden. Verschiedene Tumormodelle in der Maus weisen eine Tumorsuppressorfunktion von Fhit nach, jedoch sind die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen bisher kaum bekannt. In diesem Zusammenhang konnten wir für Fhit und Hint1 zeigen, dass sie als negative Regulatoren des kanonischen Wnt-Signalwegs wirken.
Strategie und Ergebnisse
Durch biochemische, molekular- und zellbiologische Experimente versuchen wir herauszufinden, wie Fhit und die Hint-Proteine die Zellhomöostase beeinflussen. Neben der Analyse von postranslationalen Modifikationen versuchen wir durch Identifikation und Charakterisierung neuer Interaktionspartner Hinweise zu erhalten, wie und welche Signalwege durch die HIT-Proteine moduliert werden. In diesem Zusammenhang sind für uns die Proteine Nit1 und Nit2 von besonderem Interesse, die in C. elegans und D. melanogaster als Rosetta-Stone NitFhit-Fusionsproteine vorliegen.
Ausgewählte Referenzen
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Weiske J, Albring KF, Huber O. The tumor suppressor Fhit acts as a repressor of β-catenin transcriptional activity. Proc Natl Acad Sci USA (2007) 51:20344-20349.
Weiske J, Huber O. The histidine triad protein Hint1 triggers apoptosis independent of its enzymatic activity.
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Weiske J, Huber O. The histidine triad protein Hint1 interacts with Pontin and Reptin and inhibits TCF/β-catenin-mediated transcription. J Cell Sci (2005) 118:3117-3129.