Die Rolle der Rho-GTPase RhoA in der Transkriptionskontrolle der Matrix Metalloproteinase 9 (MMP9) in U-2 OS Zellen

Die Rho-GTPase RhoA reguliert zusammen mit seinem Effektor ROCK1/2 die Generierung und Kontraktilitat von Aktin-Stressfasern in einer Vielzahl von zellularen Bewegungsprozessen. So tragt die Aktivitat von RhoA masgeblich zum komplexen Zusammenspiel von Zellbewegung und invasivem Potential wahrend der Tumorzellinvasion bei. Interessanterweise deuten vorangegangene Arbeiten darauf, dass RhoA ebenfalls in der Expressionskontrolle von Matrix Metalloproteinasen (MMPs), wie der Tumor-assoziierten MMP9, involviert ist. Die molekularen Mechanismen sind jedoch nur bruchstuckhaft charakterisiert. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher die Regulation der MMP9-Transkription durch den RhoA-ROCK-Signalweg in invasiven U-2 OS Zellen entschlusselt werden. Die RNAi-vermittelte Depletion von RhoA sowie die Inhibition von ROCK1/2 fuhrten zu einem starken Anstieg der MMP9-mRNA-Expression. Es konnte gezeigt werden, dass die direkten Effektoren von ROCK1/2, die Formine FHOD1 und mDia2, diesen Effekt vermitteln. In Reportergen-Analysen konnte zudem die Aktivierung der fur die MMP9-Transkription wichtigen Transkriptionsfaktoren AP-1 und NF-oB in RhoA-depletierten Zellen nachgewiesen werden. Einzelzellanalysen zeigten neben der erhohten MMP9-Transkription einen verstarkten Matrix-Abbau, der ebenfalls auf ein erhohtes invasives Potential in diesem Kontext deutet. Insgesamt fuhrten jedoch der substantielle Verlust der Zellpolaritat und die verringerte zellulare Dynamik nach RhoA-Depletion zu einer verringerten Invasion. Die verstarkte MMP9-Transkription nach Verlust des RhoA-ROCK-Formin-Signalweges deutet darauf, dass die Signalkaskade fur die Repression der MMP9-Expression und somit fur ein geringes Invasionspotential wichtig ist. Interessanterweise fuhrte die pharmakologische Auflosung von zellularem F-Aktin zu einer starken Erhohung der MMP9-mRNA-Menge, was die kontrollierte Dynamik des Aktinzytoskeletts als potentielle Regulationsebene in der MMP9-Transkription in den Vordergrund ruckt. Des Weiteren wurde auf der Grundlage einer Genom-weiten Expressionsstudie, sowie dem Einsatz eines pharmakologischen Inhibitors und Western-Blot-Analysen gezeigt, dass die MAPKK MEK 1/2 und die MAPK ERK in RhoA-depletierten Zellen verstarkt aktiviert werden und als putative Aktivatoren von AP-1 und NF-oB die MMP9-Transkription vorantreiben. Zusammenfassend zeigen diese Daten einen neuen Mechanismus zur Repression der MMP9-Transkription in migrierenden Zellen durch die RhoA-ROCK-Formin-Kaskade und bieten, mit dem dynamischen Aktinzytoskelett als potentielle Schnittstelle, wichtige Ansatzpunkte zur Entschlusselung des inhibitorischen Zusammenspiels mit dem MEK-ERK-Signalweg.