Bedeutung von Rho-GTPasen bei der Regulation zellulärer Antworten auf genotoxischen Stress

SAPK/JNK regulieren nach genotoxischem Stress eine Vielzahl von Zielsubstraten, die bedeutsam für Reparatur und Überleben der Zelle sind, somit nehmen sie Einfluss auf das zelluläre Schicksal der Zelle. Ob DNA-Schäden eine Phosphorylierung von Stress-Kinasen nach sich ziehen ist bisher noch wenig untersucht. Mit reparaturdefizienten Zellen wurde der Einfluss von DNA-Schäden, durch Cisplatin/Transplatin/UV-C, auf die SAPK/JNK Aktivierung untersucht. Die Aktivierung der Stress-Kinasen erfolgte agenzspezifisch und abhängig von verschieden Reparaturfaktoren. Die Aktivierung korrelierte in reparaturdefizienten Zellen teilweise mit dem späten Auftreten von DNA-Strangbrüchen, war jedoch unabhängig von erhöhten initialen DNA-Schäden. Diese Befunde zeigten, dass die späte Aktivierung der SAPK/JNK DNA-schadensabhängig verläuft und das Cisplatin und Transplatin bei Verwendung von äquitoxischen Dosen zu einer vergleichbaren Aktivierung von SAPK/JNK führten. Die Hemmung der Rho-GTPasen sowohl durch Statine als auch mittels Clostridium difficile Toxin B zeigte weiterhin, dass Rho-GTPasen möglicherweise die späte DNA-schadensabhängige Aktivierung der Stress-Kinasen vermitteln. Die Hemmung von Rho-GTPasen durch physiologisch relevante Konzentrationen von Statinen führte in primären humanen Endothelzellen (HUVECs) zu einer Protektion vor IR-Strahlung und Doxorubicin. In beiden Fällen konnte eine Hemmung des pro-apoptotischen Transkriptionsfaktors p53 sowie der Chk1, welche einen Zellzyklusarrest reguliert, mit der Statin-Behandlung erreicht werden. Effektor-Caspasen wurden dabei durch den HMG-CoA-Reduktase Hemmer nicht beeinflusst. Ausschließlich bei dem Statin-vermittelten Schutz vor Doxorubicin kam es zu einer Reduktion von initialen DNA-Schäden, in Form von DNA-Strangbrüchen. Die IR-induzierten Strangbrüche in der DNA blieben von der Statin-Inkubation hingegen unbeeinflusst. Aufgrund ihrer protektiven Eigenschaften gegenüber IR- und Doxorubicin-induzierter Zytotoxizität in Endothelzellen und ihrer pro-apoptotischen Wirkung auf Tumorzellen könnten Statine möglicherweise die unerwünschten Nebenwirkungen von Zytostatika und einer Strahlentherapie günstig beeinflussen

In response to genotoxic stress SAPK/JNK regulate a large number of target substrates important for repair and survival of the cell. Therefore they determine the fate of the cell. Whether DNA-damage induces SAPK/JNK phosphorylation is still a matter of controversy. Applying repair deficient cells, the influence of DNA damage caused by either cisplatin or transplatin or UV-C on the activation of SAPK/JNK was examined. The activation of stress-kinases occurred agent-specific and dependent on distinct repair-factors. Furthermore, activation of stress-kinases correlated partially in repair-deficient cells with a late appearance of DNA-strand-breaks, regardless of differences in the initial DNA-damage. Apparently, the late activation of SAPK/JNK is DNA-damage dependent. Consequently equitoxic concentrations of cisplatin and transplatin led to a comparable activation of SAPK/JNK. Furthermore the inhibiton of Rho-GTPases by statins or Clostridium difficile toxin B revealed their participation in the late DNA-damage dependent activation of stress-kinases. The inhibition of Rho-GTPases with physiologically relevant concentrations of statins in primary human endothelial cells (HUVECs) led to a protection against the cytotoxic effects of IR and doxorubicin. In both cases, the pro-apoptotic transcription factor p53 as well as Chk1, which adjusts the cell cycle arrest, were inhibited by the statin pretreatment. Effector-caspases were not activated neither by IR-treatment nor doxorubicin, independent of the presence of the HMG-CoA-reductase inhibitor was obtained. The initial DNA damage by doxorubicin, as determined by DNA strandbreak analysis, was reduced by the statin pretreatment. In contrast, IR-induced DNA-strandbreaks remained unaffected by the statin-pretreatment. Due to their protective properties regarding IR- and doxorubicin induced cytotoxicity in HUVECs and their pro-apoptotic impact on tumour-cells, statins could possibly influence undesirable side effects of cytostatic and radiation therapy.