Kathepsin B und Kathepsin L, Funktion in zellulärer Adhäsion, Invasion und Motilität / Migration

Adhäsion, Invasion und Motiltät/Migration sind entscheidende zelluläre Funktionen im Rahmen vieler Krankheitsprozesse. Proteolytische Enzyme können diese Zellfunktionen direkt beeinflussen. Darüber hinaus sind auch Wechselwirkungen mit nicht-enzymatischen Zeloberflächenfaktoren und enzymatische Aktivierungskaskaden zu berücksichtigen. Gegenstand der geplanten Untersuchungen ist die Bedeutung der Kathepsine B und L in umschriebenen und komplexen Zellfunktionen der Osteosarkomzellinie MNNG/HOS. Beide Proteasen sind einerseits Teil bekannter Aktivierungskaskaden und haben andererseits direkte proteolytische Wirkung gegenüber Struktur- und Basalmembranproteinen.1) Mit Hilfe von antisense Konstrukten soll die zelluläre Expression der Kathepsine B und L signifikant reduziert werden. Durch Austestung verschiedener antisense Oligonukleotide bzw. antisense RNA"s soll ein optimales Inhibitionspotential erreicht werden. Relevante Interaktionen der Kathepsine B und L mit Matrix-Metalloproteasen und Enzymen des Plasminogen-Aktivator-Systems können dann durch Untersuchungen zur Expression und katalytischen Aktivität letzterer Proteasen in den antisense-modifizierten Zellinien aufgedeckt werden. 2) Die Bedeutung der Kathepsine und ihrere im ersten Teil nachgewiesenen Wechselwirkungen in umschriebenen Zellfunktionen wird im Folgenden in verschiedenen in vitro Assays untersucht. Im Mittelpunkt steht der direkte Vergleich von MNNG/HOS mit den antisense Zellinien in Proliferations-, Matrixdegradations-, Adhäsions-, Motilitäts/Migrations- und Invasionsassays. Durch diese Versuchsanordnungen können differenzierte Aussagen über Einzelfunktionen der Tumorzellen und ihre individuelle Beeinflussung durch Kathepsin B und L getroffen werden. 3) In Ergänzung zu den Zellkulturuntersuchungen sind morphologische Studien an Primärtumoren und Metatstasen pathologischer Tumorpräparate (Osteosarkome) geplant. Sowohl Kathepsin B und L als auch interaggierende Proteasen sollen im Gewebe lokalisie rt werden.

Cathepsin B and Cathepsin L,cellular adhesion, invasion and motility/migration

Adhesion, invasion and motility/migration have decisive cellular functions in a large number of disease processes. Proteolytic enzymes are not able to directly influence these cell functions. Moreover, interactions with non-enzymatic cell surface factors und enzymatic activation cascades also play a role. This investigation aims at defining the significance of cathepsins B and L in complex cell functions of the MNNG/HOS osteosarcoma cell line. On the one hand, both proteases take part in complex activation cascades. On the other hand, they have a direct proteolytic effect on structure- and basal membrane proteins.1. Antisense constructs are used to significantly reduce cellular expression of cathepsins B and L. We try to achieve an optimal inhibition potential by examining different antisense oligonucleotides, i.e., antisense RNA. Investigating the expression and catalytic activity of a wide variety of proteases in the antisense-modified cell lines, we expect to gain a deeper insight into the relevant interactions of cathepsins B and L with matrix metalloproteinases and enzymes of the plasminogen activator system.  2. We use different in vitro assays to shed light on the significance of cathepsins and their interactions in cell functions. Emphasis is placed on a direct comparison of MNNG/HOS with antisense cell lines in assays of proliferation, matrix degradation, adhesion, motility/migration and invasion. With these trials, we might achieve definite results regarding the single functions of tumor cells and their alterations caused by the influence of cathepsins B and L. 3. In addition to the cell culture investigations, morphological studies on primary tumors and metastasis of pathological tumor specimens (osteosarcomas) are planned. Our aim is to localize both cathepsins B and L and interacting proteins in human tissues.