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Regulation der 5-Lipoxygenase durch Caspase-6

Regulation of 5-lipoxygenase by caspase-6

  • Das Enzym 5-Lipoxygenase (5-LO) spielt eine essentielle Rolle in der Biosynthese der Leukotriene, bioaktiver Metabolite der Arachidonsäure (AA), die an einer Vielzahl entzündlicher und allergischer Erkrankungen beteiligt sind. Die 5-LO wird bevorzugt in Zellen myeloiden Ursprungs wie Granulozyten, Monozyten oder B-Lymphozyten exprimiert. In die Regulation der zellulären 5-LO-Aktivität in der Epstein-Barr Virus-transformierten B-lymphozytären Zelllinie BL41-E95-A sind Caspasen, Aspartat-spezifische Cysteinproteasen, involviert. Das Passagieren von BL41-E95-A führt zu einer Erhöhung der Proliferationsrate der B-Lymphozyten sowie zu einem deutlichen Verlust der 5-LO-Aktivität, der mit dem Auftreten eines 62 kDa-Spaltproduktes der 5-LO und einer signifikanten Aktivitätserhöhung der Caspase-8 und -6 korreliert. Isolierte humane 5-LO wird durch rekombinante Caspase-6 zwischen Asp170 und Ser171 zu einem 58 kDa-Fragment in vitro gespalten, wobei das Tetrapeptid VEID170 innerhalb der 5-LO als Erkennungsmotiv für den Angriff der Caspase-6 dient. In einigen weiteren untersuchten Zelllinien wie Mono Mac 6 (MM6), RBL-1, PMNL oder HeLa, die nicht den B-Lymphozyten angehören, konnte die 5-LO-Spaltung weder durch das Passagieren von Zellen noch durch die Behandlung mit diversen proapoptotischen Agentien ausgelöst werden. Laut Ergebnissen aus in vitro-Untersuchungen scheinen 5-LO-positive HeLa- bzw. MM6-Zellen einen Faktor zu exprimieren, der die 5-LO direkt oder indirekt vor dem Angriff der Caspase-6 und anschließender Prozessierung schützt. Die in den BL41-E95-A-Zellen beobachtete Aktivierung der Caspasen mit anschließender Prozessierung der 5-LO lässt sich durch zwei Pflanzeninhaltsstoffe supprimieren, das Hyperforin (HP) aus Johanniskraut-Extrakten und das Myrtucommulon (MC) aus Myrte-Blättern. Beide Verbindungen scheinen in B-Lymphozyten zu einer Hemmung der Caspasen-Aktivierung zu führen. Nichtsdestotrotz führt die Behandlung der B-Lymphozyten mit HP bzw. MC zu einem apoptotischen Tod der Zellen. Offensichtlich wird dabei ein (unbekannter) einzigartiger Mechanismus der Apoptose-Induktion ausgelöst. In der vorliegenden Arbeit konnte zum ersten Mal eine potente Apoptose-induzierende Wirkung des natürlich vorkommenden Myrtucommulons auf Krebszelllinien gezeigt werden. In allen getesteten Krebszelllinien führte Myrtucommulon zum Zelltod, wobei die HL-60-Zellen mit einem IC50-Wert von 3,26 ± 0,51 µM MC am sensitivsten gegenüber MC-Einfluss waren. Zusätzlich konnte in HL-60- und MM6-Zellen nach MC-Behandlung neben einer erhöhten Caspasen-Aktivität und PARP-Spaltung ein signifikanter DNA-Abbau detektiert werden. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die zytotoxische MC-Wirkung eine bemerkenswerte Selektivität für entartete Zelllinien zu besitzen scheint und gegenüber nicht-transfizierten Zellen minimal ist.
  • 5-Lipoxygenase is the key enzyme in the synthesis of leukotriens (LT), bioactive metabolits of the arachidonic acid (AA). 5-LO protein is mainly expressed in myeloid cells, like granulocytes, monocytes, B-lymphocytes. The 5-LO undergoes proteolytic cleavage in the human B-lymphocytic cell line BL41-E95-A to a 62 kDa fragment. The degradation of 5-LO correlates with increased activity of caspase-8 and -6 and can be prevented by the protein synthesis inhibitor cycloheximide. Isolated recombinant human 5-LO is cleaved after the Asp170 incide the recognition motiv IQFD to a cleavage product of 58 kDa. No 5-LO cleavage can be observed in transfected HeLa or in MM6 cells after stimulation with caspase-activating apoptotic stimuli like TNF alpha, cycloheximide or daunorubicin, or in HeLa cells coexpressing 5-LO, caspase-6 and/or caspase-8. In contrast, processing of the typical caspase substrate PARP as well as of cytosolic phospholipase A2 (cPLA2) can be detected in 5-LO positive HeLa cells after stimulation with apoptotic agents. It appears that an unknown factor in 5-LO-positive HeLa and MM6 cells protects 5-LO against proteolysis by caspase-6 whereas other caspase substrates remain unaffected.

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Metadaten
Author:Irina Tretiakova
URN:urn:nbn:de:hebis:30-37554
Referee:Dieter SteinhilberORCiDGND, Gisbert SchneiderORCiDGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2007/03/02
Year of first Publication:2006
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2007/02/19
Release Date:2007/03/02
Tag:5-Lipoxygenase; Apoptosis; B-Lymphocytes; Caspase-6
GND Keyword:5-Lipoxygenase; Apoptose; B-Lymphozyten; Caspase-6
HeBIS-PPN:184901642
Institutes:Biochemie, Chemie und Pharmazie / Pharmazie
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 54 Chemie / 540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht