Eine neue Rolle für p53 in der Induktion peripherer Toleranz beim Hepatozellulären und Kolorektalen Karzinom

Einleitung Das Glycerophospholipid Phosphatidylserin ist in gesunden Zellen auf der Innenseite der Plasmamembran lokalisiert. Dies wird durch den membranständigen Flippase-Komplex sichergestellt. Die Flippase wird ausschließlich im Rahmen der Apoptose durch Spaltung inaktiviert. Dies führt konsekutiv zu einer Translokation von Phosphatidylserin an die Außenseite der Plasmamembran. Durch die Exposition von Phosphatidylserin kann eine apoptotische Zelle eine Aktivierung des Immunsystems verhindern. Daher resultiert der apoptotische Zelltod nicht in einer Entzündungsreaktion.

Malignome können durch Induktion peripherer Toleranz eine Immunevasion bewirken. Hierbei spielt Phosphatidylserin eine zentrale Rolle. Durch die Exposition von Phosphatidylserin an der Außenseite der Plasmamembran kann periphere Toleranz gegenüber malignen Zellen induziert werden [1].

Die Mechanismen der Translokation von Phosphatidylserin an die Oberfläche vitaler maligner Zellen sowie der Immunevasion dieser Zellen sind bisher unbekannt. Wir haben an Zellen des hepatozellulären und des kolorektalen Karzinoms die Rolle von p53 in der Regulation der Lokalisation von Phosphatidylserin untersucht.

Material und Methodik Mittels CRISPR/Cas9 wurden durch vollständigen Knock-Out (KO) von p53 bzw. durch KO der DNA-Bindedomäne von p53 neue stabile HCT116- und HepG2-Zelllinien generiert. Die Exposition von Phosphatidylserin an der Oberfläche der Zellen sowie die Induktion von Apoptose wurden mittels Durchflusszytometrie untersucht. Die metabolische Aktivität der Zellen wurde durch Messung der Reduktionsäquivalente NADH und NADPH sowie ATP bestimmt. Zudem erfolgten Analysen zur Expression verschiedener Untereinheiten des Flippase-Komplexes.

Ergebnisse Nach KO von p53 bzw. Deletion der p53-DNA-Bindedomäne mithilfe von CRISPR/Cas9 in Kolon- und Leberzelllinien konnten wir eine Translokation von Phosphatidylserin an die Oberfläche der betreffenden Zellen nachweisen. Die Zellen mit KO der p53-DNA-Bindedomäne sowie die Zellen mit vollständigem p53-KO blieben dabei metabolisch aktiv und vital. Somit kann Apoptose als zugrundeliegender Mechanismus der Externalisierung von Phosphatidylserin ausgeschlossen werden.

Zur genaueren Charakterisierung des Mechanismus der p53-abhängigen Phosphatidylserin-Translokation wurde die Expression essentieller Flippase-Untereinheiten untersucht. Hier zeigte sich eine Herunterregulation der Untereinheiten ATP11A und ATP11C in den p53-KO-Zellen. Dies erklärt die beobachtete erhöhte Phosphatidylserin-Exposition an der Zelloberfläche und bietet eine Erklärung, wie Tumoren mit p53-Deletionen dem Immunsystem entgehen können.

Zusammenfassung Unsere Untersuchungen zeigen erstmals einen direkten Zusammenhang zwischen p53 und der Regulation des Flippasekomplexes, welcher eine entscheidende Rolle für die Lokalisation von Phosphatidylserin einnimmt. Eine Deletion von p53 oder seiner DNA-Bindedomäne, wie sie häufig bei Malignomen zu beobachten ist, führt zur Herabregulation essentieller Flippase-Untereinheiten. Dies wiederum resultiert in der Externalisierung von Phosphatidylserin. Auf diesem Wege kann periphere Toleranz induziert werden und der betreffende Tumor kann so dem Immunsystem entgehen. Wir beschreiben hier eine neue Funktion von p53 in der Vermittlung peripherer Toleranz.

 

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• Literatur

• 1 Bode K, Bujupi F, Link C. et al. Dectin-1 Binding to Annexins on Apoptotic Cells Induces Peripheral Immune Tolerance via NADPH Oxidase-2. Cell Rep 2019; 29 (13) 4435-4446.e9 10.1016/j.celrep.2019.11.086

Publication History

Article published online:
09 March 2023