Mitogenic signaling by Gq/11-coupled receptors

Neuropeptide bilden eine Gruppe von strukturell und funktionell verschiedenartigen Signalmolekülen, die an heptahelikale Rezeptoren der Zellmembran binden. Heptahelikale Rezeptoren leiten nach Interaktion mit einem heterotrimeren G-Protein die Information über Signaltransduktionskaskaden ins Zellinnere weiter. Man ist sich heute darüber im klaren, daß heptahelikale Rezeptoren und G-Proteine eine wichtige Rolle bei der Regulation von Wachstum und Differenzierung, aber auch von zellulären Transformationsprozessen spielen. Einen wichtigen mitogenen Signalweg stellt die Aktivierung der extracellular signal-regulated kinase/mitogen-activated protein kinase (ERK/MAPK)-Kaskade dar, die klassischerweise durch Wachstumsfaktoren wie epidermal growth factor (EGF) oder platelet-derived growth factor (PDGF) initiiert wird. ERK/MAPKs können auch über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren aktiviert werden, deren Signale auf unterschiedlichen Ebenen der Wachstumsfaktor/Ras/Raf/MEK/ERK-Kaskade einmünden. Neuropeptidhormonrezeptoren bewirken über eine Kopplung an Gq/11-Proteine eine ausgeprägte Aktivierung der ERK/MAPK-Kaskade. Gq/11-Proteine führen durch Stimulation der Phospholipase Cb ?(PLCb) zur Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration ([Ca2+]i) und zur Aktivierung von Proteinkinase C Isoformen (PKCs). Aufgrund der Aktivierung unterschiedlicher Effektorproteine, stimulieren PKC und Ca2+ voneinander abgrenzbare Signalwege. In gonadotropen aT3-1-Zellen präsentiert sich der Gonadotropin-releasing hormone-Rezeptor (GnRHR) als ein solitär Gq-koppelnder Rezeptor. Weiter führt die Stimulation mit GnRH zu einer raschen Aktivierung der ERK/MAPK-Kaskade, wobei die Aktivierungskinetik von der GnRH-induzierten EGF-Rezeptor (EGFR)-Transaktivierung abhängig ist. Da die ERK-Aktivierung in aT3-1-Zellen strikt PKC-abhängig ist, fungierte der GnRHR im Rahmen dieser Arbeit als ein Modellsystem, um die PKC-vermittelte ERK-Aktivierung durch Gq/11-koppelnde Rezeptoren aufzuklären. Neuropeptide stellen die wichtigsten mitogenen Stimuli für kleinzellige Lungenkarzinom (small cell lung cancer, SCLC)-Zellen dar und die Neuropeptid-induzierte ERK-Aktivierung in diesen Zellen ist strikt abhängig von der Erhöhung der [Ca2+]i. Zu Beginn dieser Arbeit war der molekulare Mechanismus der Neuropeptid-induzierten ERK-Aktivierung in SCLC-Zellen unbekannt und sollte im Rahmen dieser Arbeit aufgeklärt werden.