Regulation des Aminosäuretransporters ASCT2 duch die Serum- und Glukokortikoid- abhängigen Kinasen SGK und die Proteinkinase B

Abstract

Der Aminosäuretransporter hASCT2 (SLC1A5) aus der SLC1 Familie der Glutamattransporter spielt eine wichtige Rolle in der Aufnahme von Aminosäuren in die Zelle und wird in vielen Organen exprimiert. ASCT2 ist Rezeptor für Retroviren und spielt eine wichtige Rolle im Tumormetabolom. Die mTOR (mammalian Target of Rapamycin) wird durch den PI3-Kinase-Weg über die SGK1 aktiviert, gleiches konnte für strukturell eng verwandte Transporter des hASCT2 nachgewiesen werden, so könnte die Regulation des hASCT2 durch die SGK den missing link in der gemeinsamen Regulation von mTOR und hASCT2 im Tumormetabolom darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden ob und wie die SGK und ihre Isoformen bzw. die Proteinkinase B, die der SGK funktionell verwandt ist, an der Regulation des hASCT2 beteiligt ist. Mittels Tracer Flux Messungen konnte gezeigt werden, dass die Isoformen der Serum- und Glukokortikoid-abhängigen Kinase (SGK) 1 und 3 sowie die Proteinkinase B die Aktivität des Aminosäuretransporter hASCT2 durch eine Erhöhung der Transporterdichte in der Zellmembran modulieren, ohne dabei die Transportkinetik zu verändern. Eine Koexpression von Nedd4-2 führte zu einer deutlichen Minderung der Aminosäureaufnahmeaktivität. Mittels Koexpression von konstitutiv inaktiven Mutanten der SGK und der PKB konnte gezeigt werden, dass die Regulation abhängig von der Phosphorylierungsfähigkeit der Kinasen ist. Dementsprechend ist eine gemeinsame Regulation von hASCT2 und mTOR über die SGK unter physiologischen wie auch unter pathologischen Bedingungen wie zum Beispiel im Tumormetabolom wahrscheinlich.

The human amino acid transporter hASCT2 (SLC1A5) plays an important role in the transport of neutral amino acids in epithelial cells. ASCT2 is known to be a retroviral receptor and plays an important role in the cellular regulation of tumours. The mTOR (mammalian Target of Rapamycin) is supposed to interact with ASCT2 and plays an important role in growth and apoptosis of tumour cells and is activated by the SGK1. The serine and threonine kinases SGK1-3 and protein kinase B have been implicated in the regulation of several members of the SLC1 transporter family by enhancing their plasma membrane abundance. The present study explored whether those kinases modulate hASCT2. In Xenopus oocytes heterologously expressing hASCT2, coexpression of constitutively active SGK1, SGK3 or PKB upregulated the transporter activity. The stimulation requires the catalytical activity of the kinases since the inactive mutants (K127N)SGK1, (K191N)SGK3, and (T308AS473A)PKB failed to modulate the transporter. According to kinetic analysis and chemiluminescence assays, SGK1 and SGK3 modulate hASCT2 by enhancing the transporter abundance in the plasma membrane. As SGK1, 3 and PKB are activators of the transporter activity of ASCT2, the described mechanisms are presumably the missing link in the combined regulation of mTOR and ASCT2 in tumours.