„Moonlighting in the Nucleus“: Rolle des nukleären SGLT1 Glukosetransporters bei der adaptiven Strahlenantwort von Tumorzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Dittmann
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460552618

Die Reparatur von DNA-Schäden macht eine energieaufwändige Chromatinrestrukturierung notwendig, als Konsequenz reagieren Tumorzellen, die aerobe Glykolyse betreiben, empfindlich auf eine genotoxische Behandlung. So konnte eine Strahlen-induzierte ATP-Depletion nachgewiesen werden, auf die Tumorzellen mit erhöhter Radiosensitivität reagierten. Der kompensatorische Glukoseimport durch die Zellmembran wurde mit Hilfe der SGLT-Glukosetransporter durchgeführt. Nach einer Strahlenexposition wurde der SGLT1 auch im Zellkern (nSGLT1) in Kolokalisation mit DNA, mRNA, und RNA-prozessierenden Proteinen gefunden, was eine bislang unbekannte Rolle des SGLT1 bei der Regulation des Tumorzellüberlebens und derTumorresistenz nahelegt. Zur Klärung der Rolle des nSGLT1 soll der molekulare Mechanismus der nukleären Translokation des SGLT1 nach einer Strahlenexposition untersucht werden. Dazu wird ein Fluoreszenz-markierter SGLT1 in kolorektalen Tumorzellen zur Expression gebracht und die subzelluläre Lokalisation nach einer Bestrahlung bestimmt. Die Bedeutung der putativen NLS des SGLT1 für die Kerntranslokation wird mithilfe einer Deletionsmutante überprüft. Durch Hinzufügen einer starken NLS wird der SGLT1 im Zellkern akkumuliert. Eine möglicher Co-Transport mit Caveolin1 wird durch einen Caveolin1-Knockdown evaluiert. Zur Überprüfung der funktionellen Relevanz des nSGLT1 werden als funktionelle Endpunkte die residuellen DNA-Schäden und das klonogene Zellüberleben nach nSGLT1-knockdown bzw. -Überexpression erfasst. Zusätzlich werden die nukleären Konzentrationen der Glukosemetaboliten, Acetyl-CoA, ATP und NAD+ bestimmt. Die Chromatinrestrukturierung im Rahmen der DNA-Reparaturprozesse wird durch Messung der Histon H3-Modifikationen visualisiert. Der Effekt einer SGLT1-Hemmung durch den klinisch zugelassenen Inhibitor Dapagliflozin wird auf die oben genannten Endpunkte überprüft. Zur Abklärung der funktionellen Rolle des nukleären SGLT1 im „RNA-induced silencing complex“ (RISC) wird der SGLT1 immunpräzipitiert und die gebundene mRNA und miRNA wird identifiziert und mit dem Gesamttranskriptom abgeglichen. Eine Funktion des SGLT1 als Transkriptionsfaktor wird durch die Charakterisierung der DNA-Bindesequenzen des SGLT1 mit Hilfe der TAM-Chip Technologie abgeklärt. Unbekannte Bindepartner des SGLT1 im Zellkern werden nach einer SGLT1-Immunpräzipitation mithilfe von Maldi-TOF identifiziert. Zur Überprüfung der translationalen Relevanz des nSGLT1 wird die Lokalisation des SGLT1 auf 100 Paraffinschnitten von Patienten mit Rektumkarzinom und auf einem „multi organ tissue microarray“ immunhistochemisch untersucht. Ein Einfluss des nSGLT1 auf die neoadjuvante Radio/Chemo-Therapie des Rektumkarzinoms (RT und 5-Fluoruracil) wird in Gegenwart von Dapagliflozin mit den oben genannten Endpunkten in vitro untersucht. Die erarbeiteten Ergebnisse sollen die molekulare Basis für eine Kombinationstherapie aus Hemmung des nSGLT1 und einer Strahlentherapie liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Stephan Michael Huber; Professor Dr. Franz Rödel