Untersuchungen zum Einfluss des Strahlenprotektors Bowman-Birk Protease Inhibitor auf die Signaltransduktionskaskade der SAPK

Abstract

In einer Zelle werden durch UV -Strahlung eine Vielzahl von Signaltransduktionskaskaden induziert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die strahlenprotektive Wirkung des Bowman-Birk Protease Inhibitors mit der Modulation solcher durch Strahlung induzierbarer Signaltransduktionskaskaden in Zusammenhang steht. Betrachtet wurde hierzu die Kaskade der 'stress activated protein kinase' (SAPK), einem Mitglied der MAPK Kaskade. Es wurden klonogene Assays und molekulare Untersuchungen auf Proteinebene mittels Western Blots an normalen humanen Hautfibroblasten durchgeführt.

Die Untersuchungen zeigen, dass eine Inkubation der Hautfibroblasten mit BBI nicht zu einer Beeinflussung der SAPK-Kaskade führt. Auch eine Aktivierung der SAPK durch Anisomycin, einem spezifischen Aktivator der SAPK, vor einer UVB Bestrahlung, zur eventuelle Simulierung des BBI-Effekts, zeigt keinen strahlenprotektiven Effekt. Beide Ergebnisse geben Hinweise darauf, dass der molekulare Mechanismus, der der strahlenprotektiven Wirkung des BBI zugrunde liegt, nicht auf einer frühzeitigen Aktivierung der SAPK beruht.

In den Untersuchungen zeigt sich jedoch die Beeinflussung einer anderen Kinase innerhalb der MAPK-Kaskade durch BBI. Diese Kinase entspricht mit großer Wahrscheinlichkeit der 'extracellular-signal regulated kinase' (ERK). Bereits nach kurzer Inkubation der Fibroblasten mit BBI kann eine Aktivierung dieser Kinase gesehen werden. Damit kann die These gestützt werden, dass BBI die zelluläre Signaltransduktion insofern modulieren kann, als Kinasen durch BBI aktiviert werden, die an einem erhöhten Zellüberleben nach Bestrahlung beteiligt sind.

There are many UV-induced signal transduction pathways in a cell. The aim of the present study was to investigate whether the radioprotective effect of the Bowman-Birk Protease Inhibitor (BBI) is connected with a modulation of such radiation-induced signal transduction. Therefore it was looked at the 'stress-activated protein kinase' (SAPK), which is a member of the 'mitogen-activated protein kinase' (MAPK) superfamily.

The present study demonstrates that BBI does not influence the activity of SAPK. Either an activation of SAPK by Anisomycin, a specific activator of SAPK, does not result in a radioprotective effect. Both results show that the molecular mechanism which the radioprotective effect of BBI is based on is not caused by early activation of the SAPK.

It was shown that another kinase of the MAPK-family is influenced by BBI. This kinase is most probably the ERK. A rapid induction of ERK in fibroblasts after short incubation with BBI was demonstrated. These results indicate that BBI is able to modulate signaltransduction by activating kinases which are known to be involved in cellular survival mechanisms after radiation.