< Terug naar vorige pagina

Project

Verbeteren van de kennis over het IP3R/Bcl-xL complex: van nieuwe moleculaire inzichten tot relevantie voor precisietherapieën in kankerceldood

Anti-apoptotische leden van de Bcl-2-familie voeren een deel van hun cellulaire functie uit door de Ca2+ signalering en homeostase te moduleren. Recent onderzoek heeft aangetoond dat Bcl-2 en Bcl-XL zich rechtstreeks kunnen richten tegen IP3-receptoren, intracellulaire Ca2+-vrijgavekanalen, waardoor hun Ca2+-flux eigenschappen worden geremd en Ca2+-gedreven apoptose, opgewekt door staurosporine, wordt tegengegaan. Op moleculair niveau remt Bcl-2 de IP3R's via zijn BH4-domein waarbij een kritisch Lys-residu betrokken is, namelijk Lys17 (Rong YP et al, PNAS, 2009). De binding van Bcl-2 aan IP3R's en de remming van IP3R's door Bcl-2 gebeurt onafhankelijk van Bcl-2's hydrofobe kloof. Interessant is dat ook Bcl-XL een Lys bevat die zich in het BH3-domein bevindt (Lys87) en die ruimtelijk lijkt op de Lys17 van Bcl-2's BH4-domein (Ivanova H et al, Cell Mol Life Sci, 2019). Net als Bcl-2 zou ook Bcl-XL IP3-receptoren kunnen remmen met een sleutelbijdrage voor Lys87 (Rosa N et al, Cell Death Differ, 2022). In dit project willen we meer inzicht krijgen in de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan complexvorming tussen IP3-receptoren en de twee belangrijkste anti-apoptotische leden van de BCL-2-familie, Bcl-2 en Bcl-XL. 1. Verschillende IP3R isovormen blijken een verschillende rol te spelen in celdood. Daarom zullen we onderzoeken hoe de verschillende IP3R isovormen doelwit zijn van Bcl-2 en Bcl-XL eiwitten op moleculair en functioneel niveau. 2. In samenwerking met structuurbiologen (Irina Serisheva, Texas University) hebben we twee hotspots ontdekt voor intramoleculaire interacties in de IP3R structuur die cruciaal zijn voor kanaalopening. Eén van deze hotspots is de eerder geïdentificeerde Bcl-2-bindingsplaats (aa 1389-1408 in IP3R1 waar Bcl-2's BH4-domein op gericht is), terwijl de andere hotspot zich bevindt in de ligand-bindingsregio (de tweede regio die interageert met Bcl-2's BH4-domein via een nog niet geïdentificeerde plaats). Daarom zullen we onderzoeken of Bcl-2 (en Bcl-XL) de opening van IP3R verhinderen door te concurreren met deze intramoleculaire interacties. We zullen deze inzichten gebruiken om te onderzoeken of de plaats in de ligand-bindende regio het tweede doelwit zou kunnen zijn voor Bcl-2's BH4 domein. 3. Het IP3R/Bcl-XL complex is slechts gedeeltelijk opgehelderd. Voorlopige resultaten wijzen op een belangrijke rol voor de hydrofobe kloof en het transmembraan domein van Bcl-XL bij het remmen van IP3Rs. Wij zullen daarom onderzoeken hoe deze Bcl-XL regio's bijdragen aan Bcl-XL binding en regulatie van IP3Rs. Op het niveau van de IP3R hebben we het ligand-bindende domein geïdentificeerd als een doelwit voor Bcl-XL, maar de functionele implicaties van deze interactie zijn nog onbekend. Op farmacologisch niveau is de hydrofobe kloof van Bcl-XL het doelwit voor BH3 mimetische geneesmiddelen, waaronder reeds ontwikkelde Bcl-XL antagonisten. Daarom zullen wij de rol van IP3R's in het werkingsmechanisme van dergelijke BH3 mimetische geneesmiddelen onderzoeken, ook in Bcl-XL afhankelijke kankercelmodellen. 4. We ontdekten dat knockdown van Bcl-XL in MDA-MB-231 borstkankercellen deze cellen gevoelig kan maken voor staurosporine (een Ca2+-afhankelijke celdood inducer). In dit werk willen we ons nu meer specifiek richten op de IP3R/Bcl-XL complexen in dit model door het ontwikkelen van genoom-gemuteerde MDA-MB-231 cellen waarin Bcl-XL gemuteerd is zodat zijn interactie met IP3Rs wordt verhinderd.

Datum:3 okt 2022 →  Heden
Trefwoorden:Bcl-2, Calcium signaling, Cell death, Precision medicines, Cancer, IP3 receptor
Disciplines:Cellulaire signaaltransmissie, Celfysiologie, Celdood, Moleculaire fysiologie, Moleculaire biofysica, Small molecules
Project type:PhD project