| Sekretorische Proteine bilden einen großen und wichtigen Teil des humanen Proteoms. Bei diesen handelt es sich entweder um membran-assoziierte oder lösliche Proteine, deren erstes Ziel das Endoplasmatische Retikulum (ER) darstellt, als Eingang in den klassischen Sekretorischen Weg. Cargo Proteine beginnen ihre Reise durch diesen Weg vom ER zum Golgi über vesikuläre Strukturen, der erste Schritt in diesem Prozess. Moderne, hochauflösende Imaging-Methoden in Kombination mit innovativen genetisch-codierten, fluorescent protein (FP)-basierten Tools erlauben die Synchronisation und Visualisierung solcher Transportprozesse in Echtzeit. Viele Tumor-Zellen sind stark von der Proteinsekretion abhängig, um krebs-spezifische Eigenschaften wie hohe Wachstums- und
Proliferationsraten sowie Metastasierung zu ermöglichen. Trotz dieses Wissens über die Rolle des Sekretorischen Weges in Krebszellen ist wenig über dessen Energieversorgung und Stress-Resistenz bekannt. In dieser Doktorarbeit wurden state-of-the-art Techniken verwendet, um einen genaueren Blick auf die komplexen Beziehungen zwischen metabolischer Aktivität und frühen sekretorischen Prozessen in Krebszellen zu ermöglichen sowie die Sensitivität von ER-Golgi Transport gegenüber Ca2+- und Energiestress zu testen. Die Experimente zeigten eine bisher ungeahnte Stabilität des sekretorischen Transports unter signifikantem Energiestress durch Nährstoff-Entzug, einem Zustand, den Krebszellen im täglichen Leben begegnen können. Überraschenderweise zeigte das Krebszell-Modell auch unter kurzzeitigem Ca2+-Stress hohe Effizienz des ER-Golgi Transports. Behandlung mit dem Antimetaboliten 2-Deoxy-D-Glukose (2-DG) hingegen verhinderte den sekretorischen Transport von luminalem und Transmembran-Cargo nahezu komplett, was die Wichtigkeit von Glycolyse-basierter Energieversorgung für die Aufrechterhaltung effizienten Proteintransports in Zellen mit Warburg-Effekt hervorhebt. Außerdem konnte der Einfluss von 2-DG auf die zelluläre Ca2+-Homöostase sowie die Beweglichkeit vesikulärer Strukturen im Zellinneren demonstriert werden. Die strukturelle Integrität von ER und
Mikrotubuli-Netzwerk, einem wesentlichen Mediator von gerichtetem intrazellulärem Transport, wurde ebenso unter hohem Energie-Stress untersucht. Um hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie-Verfahren zu komplementieren, wurde ein neuartiger, genetischcodierter Sensor auf Basis neuer FP-Technologien designt, der neue Möglichkeiten eröffnet. Durch den Einsatz innovativer methodischer Ansätze konnte eine hohe Stress-Resistenz des Sekretorischen Weges im Krebszell-Modell gezeigt werden. Diese neuen Erkenntnisse zur Effizienz des ER-Golgi Transports unter Energie- und Ca2+-Stress unterstreichen die Bedeutung des Sekretorischen Weges als mögliches Target in der Krebstherapie der Zukunft. |
