title: Insights into GSK-3beta-mediated regulation of the oncogenic transcription factor NFATc2 in pancreatic cancer.
title: Mechanismen der GSK-3-Beta-vermittelten Regulation des onkogenen Transkriptionsfaktors NFATc2 im Pankreaskarzinom
Creators: name: Dobes, Sandra
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Biowissenschaften, Biologie
transcription factor
Transkriptionsfaktor

description: GSK-3-Beta ist eine
      multifunktionelle Kinase, deren Deregulation mit mehreren
      Erkrankungen, wie z.B. Diabetes, Alzheimer oder Krebs
      assoziiert ist. Ursprünglich wurde ihr eine tumorhemmende
      Rolle aufgrund ihrer Beteiligung im
      Wnt-Beta-Catenin-Signalweg zugeschrieben. Neueste
      Erkenntnisse enthüllten jedoch eine entscheidende
      pro-proliferative Rolle im Pankreaskarzinom, welche mit einem
      aggressiven Phänotyp einhergeht. GSK-3-Beta ist überdies ein
      Hauptmodulator der Calcineurin/NFAT-Signalkaskade. In
      T-Zellen vermittelt sie die Phosphorylierung von NFATc2 im
      Zellkern und leitet dadurch einen nukleären Export ein.
      Eigene Vorarbeiten konnten mehrere entscheidende,
      NFAT-vermittelte Mechanismen der Wachtumsstimulation im
      Pankreaskarzinom identifizieren. Über aktivierende bzw.
      hemmende Mechanismen des NFAT-Metabolismus im Tumor gibt es
      bisher nur unzureichende Erkenntnisse. Ziel dieser Arbeit war
      es, eine mögliche GSK-3-Beta-NFATc2-Interaktion im
      Pankreaskarzinom zu charakterisieren und den Einsatz von
      GSK-3-Beta-Inhibitoren zur spezifischen Hemmung von NFATc2 zu
      evaluieren. Hierbei konnte ein neuer,
      phosphorylierungsabhängiger GSK-3-Beta/NFATc2-Signalweg
      identifiziert werden, welcher wesentlich zum Wachstum von
      Pankreaskarzinomzellen beiträgt. Mechanistisch beobachteten
      wir, dass GSK-3-Beta drei konservierte Serine in der
      SP2-Region des NFATc2-Proteins phosphoryliert und dieses
      dadurch vor einem raschen Abbau im Zellkern bewahrt. Durch
      zielgerichtete Mutagenese konnte gezeigt werden, dass die
      konstitutive Phosphorylierung der SP2-Region mit einem
      verstärkten Tumorwachstum in vitro und in vivo einhergeht.
      Weiterhin konnten wir den onkogenen Transkriptionsfaktor
      STAT3 als NFATc2-Partnerprotein identifizieren und erstmals
      zeigen, dass GSK-3-Beta pSP2-unabhängig einen nukleären
      NFATc2-STAT3-Komplex rekrutiert und damit die
      Transaktivierung eines NFAT-responsiven Promotors verstärkt.
      Zusammenfassend wurde eine onkogene Rolle von GSK-3-Beta im
      Pankreaskarzinom charakterisiert, welche über die
      vielschichtige Regulation des onkogenen
      NFATc2-Transkriptionsfaktors vermittelt wird. Dabei wird
      einerseits die Stabilität des NFATc2-Proteins durch
      SP2-Phosphorylierung erhöht und andererseits wird die
      transkriptionelle Aktivität, unabhängig von der
      SP2-Phosphorylierung, durch Stabilisierung einer
      NFATc-2-STAT3-Interaktion induziert. Somit beschreibt diese
      Arbeit einen neuen onkogenen Signalweg und enthüllt neue
      Perspektiven für therapeutische Ansätze.
description: GSK-3-Beta is a multifunctional
      kinase which is deregulated in many diseases, such as
      diabetes, Alzheimers’s disease or cancer. It was originally
      considered to be a tumor suppressor due to its implication in
      the Wnt/-catenin signaling pathway. Recent studies however
      revealed a crucial pro-proliferative role in pancreatic
      cancer which is accompanied by an aggressive phenotype.
      GSK-3 is moreover a main modulator of the Calcineurin/NFAT
      signaling pathway. Thereby, it serves to phosphorylate NFAT
      proteins in the nucleus in order to induce their nuclear
      export. Own previous works could identify several crucial
      NFATc2-mediated mechanisms of pancreatic tumor growth
      stimulation. However, there is rare evidence about upstream
      regulatory pathways targeting NFATc2 metabolism in cancer.
      The aim of this study was to assess a potential
      GSK-3-Beta-NFATc2 interaction in pancreatic cancer and to
      evaluate the use of GSK-3-Beta inhibitors to specifically
      target NFATc2. Herein, we identified a novel
      phosphorylation-dependent GSK-3-Beta-NFATc2 stabilization
      pathway which significantly contributes to pancreatic cancer
      growth. Mechanistically, we found that GSK-3-Beta
      phosphorylates three conserved serines in the SP2 region of
      NFATc2 and thereby preserves a rapid degradation in the
      nucleus. By sitedirected mutagenesis, we could furthermore
      show that constitutive phosphorylation of NFATc2 accelerates
      tumor growth in vitro and in vivo. In addition, we identified
      STAT3 as a partner of NFATc2 and showed for the first time,
      that GSK-3-Beta stabilizes the interaction of NFATc2 with the
      oncogenic transcription factor and that this in turn enhances
      transcriptional activity on an NFAT-responsive promoter.
      Taken together this study reveals an oncogenic role of
      GSK-3-Beta in pancreatic cancer which is carried by a
      multi-faceted regulation of the transcription factor NFATc2.
      On the one hand, NFATc2 protein stability is strengthened by
      SP2 phosphorylation and on the other hand, transcriptional
      activity is stabilized independent of SP2 phosphorylation by
      recruiting a nuclear NFATc2-STAT3 complex. In summary, this
      novel oncogenic pathway provides further mechanistic insights
      into pancreatic cancer and opens new therapeutic
      prospects.