Die Rolle von Protein Tyrosin Phosphatasen bei der Regulation von Zell-Zell-Kontakten im Pankreas

In einem komplex aufgebauten Organ wie dem exokrinen Pankreas hängt von der Art und Funktion der Zell-Zell-Kontakte die polarisierte Sekretionsfunktion und die Entwicklung und Differenzierung des Organverbandes ab. In vorausgegangenen Arbeiten haben wir die verschiedene Typen von Zell-Zell-Kontakten im Pankreas untersucht und berichtet, daß unter experimentellen Bedingungen, bei denen Adherens Junctions dissoziieren, die Strukturproteine dieser Zell-Kontakte internalisiert werden. In der ersten Periode des laufenden Projektes haben wir vier Protein Tyrosin Phosphatasen (PTPs) identifiziert, die im Pankreas differentiell exprimiert werden und ihre Rolle bei der Regulation von Cadherin-abhängigen Zell-Zell-Kontakten untersucht. PTPm, PTPk, SHP1 und SHP2 konnten sowohl in Azinuszellen, als auch in Gangzellen des Pankreas nachgewiesen werden. Die Hemmung von PTPs mit Orthovanadat in vitro alleine genügte, um Adherens Junctions von isolierten Azini zu dissoziieren, und führte gleichzeitig zu einer phosphotyrosin-abhängigen Assoziation von SHP1 mit Zell-Adhäsionsproteinen des Cadherin/Catenin-Komplexes. In in vivo Versuchen, bei denen die Adherens Junctions mittels supramaximaler Hormonstimulation dissoziiert wurden, fand sich eine konstitutive Assoziation von PTPk mit Zell-Adhäsionsproteinen zu den Zeitpunkten, an denen die Zell-Zell-Kontakte und der Cadherin/Catenin Komplex intakt waren. Im Gegensatz dazu fand sich zu Zeitpunkten, an denen die Zell-Zell-Kontakte und der Zell-Adhäsions Komplex dissoziiert waren, erstens eine Tyrosinphosphorylierung von Zell-Adhäsionsproteinen, zweitens eine Dissoziation von PTPk vom Zell-Adhäsionskomplex, und drittens statt dessen eine Assoziation sowohl der weitgehend homologen PTPm, als auch der zytosolischen PTP SHP1, mit den tyrosinphosphorylierten und somit inaktiven Zell-Adhäsionsproteinen. Diese Daten lassen die Schlußfolgerung zu, daß PTPm, PTPk und SHP1 eine entscheidende und komplementäre Rolle bei der Aufrechterhaltung und Integrität von Adherens Junctions im Pankreas haben, und daß ihre Funktion auf der Dephosphorylierung von Proteinen des Cadherin/Catenin Komplexes basiert. Um zu untersuchen wie diese Ereignisse bei der Differenzierung der verschiedenen epithelialen Zellarten im Pankreas beteiligt sind, haben wir begonnen mit zwei in vitro Differenzierungssystemen zu arbeiten, bei denen Zell-Linien, die entweder duktalen oder azinären Ursprungs sind, eine gut charakterisierte Differenzierung von der Einzelzelle zu definierten Zellaggregaten durchlaufen, die die Bildung eines komplexen Netzwerks von Zell-Zell-Kontakten erfordert. In der nächsten Untersuchungsperiode möchten wir 1) die hier erstmals biochemisch gezeigten Assoziations- und Dissoziationsvorgänge zwischen PTPs und Proteinen des Cadherin/Catenin Komplexes auf subzellulärer Ebene lokalisieren, 2) die Beteiligung dieser PTPs bei der Differenzierung der in vitro Modelle epithelialer Pankreaszellen untersuchen und 3) die mögliche duale Rolle von b-Catenin für die Proliferation einerseits und die Differenzierung von Pankreaszellen andererseits klären.

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. med. M.M. Lerch, Dr. rer. nat. J. Schneckenburger, Prof. Dr. med. Dr. h.c. W. Domschke

Veröffentlichungen:

Lerch, M.M., M.P. Lutz, H. Weidenbach, F. Müller-Pillasch, T.M. Gress, J. Leser, G. Adler (1997): Dissociation and reassembley of adherens junctions during early secretagogue-induced pankreatitis. Gastroenterology 113, 1355-1366

Fuch, M., T. Müller, M.M. Lerch, A. Ullrich (1996): Association of human protein-tyrosine phosphatasek with members of the armadillo family. J. Biol. Chem. 271, 16712-16719.

Wang, H., Z. Lian, M.M. Lerch, Z. Chen, W. Xie, A. Ullrich (1996): Characterization of PCP-2, a novel receptor protein tyrosine phosphatase of the MAM domain family. Oncogene 12, 2555-2562.

Aicher, B., M.M. Lerch, T. Müller, J. Schilling, A. Ullrich (1997): Cellular redistribution of protein tyrosine phosphatases LAR and PTP s by inducible proteolytic processing. J. Cell biol. 12,2555-2562