Organizing and modulatory roles of plasma membrane microdomains in cell signaling and tumor therapy

ABSZTRAKT: Az irodalomban számos publikáció mutat rá arra, hogy a sejtmembrán monosialo-tetrahexozil-gangliozidban (GM1) gazdag területei – melyek azonosíthatók az úgynevezett lipid raftokkal, vagy lipid-tutajokkal – fontos szervező-moduláló szerepet játszanak a különböző kimenetelű jelátviteli útvonalak szabályozásában. A citoplazmamembrán ezen koleszterinben és szfingolipidekben gazdag, szubmikron méretű strukturális egységeinek tehát nem pusztán morfológiai, hanem funkcionális szerepe van. A raftok képesek egymástól szigetszerűen elkülönítve akkumulálni a különböző sejtélettani folyamatokban együttműködő membránfehérjéket, így biztosítva az eltérő kimenetelű jelátviteli kaszkádok hatékony lejátszódását. Ezek a lipid domének, mint membránon úszó „forró területek” egy kis átmérőjű – 50-150 nm – területre képesek koncentrálni a receptorokat és más járulékos fehérjéket, ami egy sokkal hatékonyabb és intenzívebb lefolyású jelátvitelhez vezet. Dolgozatomban szeretnék képet adni a membrán GM1 gangliozidban gazdag mikrodoménjeinek szervező és moduláló funkciójáról néhány tumor sejtvonal, és azokat célzó molekuláris terápiák esetében. Kísérleteimben megvizsgáltam a tirozinkináz aktivitású PDGF receptorok (PDGFR) β típusának lipid-tutaj- és konfluenciafüggő szabályozását, továbbá feltártam a ciszplatin és egy új, még nem törzskönyvezett, igen hatékony platina alapú gyógyszerjelölt és a TRAIL halálligand raftfüggő szinergizmusát a DR4 és DR5 mediált, kaszpáz-8 dependens apoptózis indukciójában. Megállapítottam, hogy a sejtmembrán GM1 gazdag doménjei minden vizsgált rendszerben fontos szervezői a különböző útvonalakon lejátszódó jelátviteli folyamatoknak, és így nélkülözhetetlenek a vizsgált sejtfunkciók optimális működtetésében.ABSTRACT:In the last two decades, several publications dealt with the GM1-ganglioside rich domains of the cell membrane — also termed lipid rafts — as essential modulators of growth factor dependent signaling. These cholesterol- and sphingolipid-enriched submicron sized membrane domains possess not only structural, but also functional roles. Rafts are able to simultaneously isolate or accumulate diverse membrane proteins involved in various signaling pathways; furthermore, these platforms are also able to organize effector and adaptor proteins together with receptors in small membrane compartments, thus evoking more efficient signal transduction. In my PhD thesis I aim to demonstrate the modulatory and organizing function of GM1 rich microdomains in the membrane of tumor cell lines, and their possible role in targeted therapies. My observations encompass the significance of lipid rafts in serving as a platform for cell confluence dependent regulation of the functional outcome of signaling by the receptor tyrosine kinase PDGFR β, as well as for generating an apoptotic response to combination treatment with platinum complexes and TRAIL. Overall, my results support the view that GM1 rich microdomains are important regulators of various signaling pathways, and can be considered essential platforms for the optimal execution of cellular responses to external signals.N