Induktion der Peroxiredoxin I Genexpression über einen p38 Mitogen-aktivierte Proteinkinase Signaltransduktionsweg

Abstract

Das antioxidativ wirksame Enzym Peroxiredoxin (Prx) I besitzt Thioredoxin-abhängige Peroxidaseaktivität und wird zu den Prxs gezählt. Prx I schützt die Zelle durch den katalytischen Abbau reaktiver Sauerstoffverbindungen vor oxidativem Stress und ist darüber hinaus an der Modulation zellulärer Signalwege beteiligt. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß die Prx I Genexpression in der murinen Monozytenzelllinie RAW264.7 durch den Phorbolester 12-O-Tetradecanoylphorbol-13-Acetat (TPA) transkriptional induziert wurde. Mittels Transfektionsstudien mit Luciferasereportergenkonstrukten konnte demonstriert werden, daß für diese Induktion zwei Aktivator Protein-1 (AP-1) Elemente innerhalb der Promotorregion des Prx I Gens von entscheidender Bedeutung waren. Weiterhin konnte in Electrophoretic Mobility Shift Assays gezeigt werden, daß die funktionell identifizierten AP-1 Stellen nukleäre Zielsequenzen für c-Jun darstellten. Die TPA-abhängige Induktion der Prx I Genexpression wurde durch pharmakologische Inhibitoren der Proteinkinase C gehemmt. Überexprimierte dominant-negative Formen von Ras und MEKK1, nicht jedoch von Raf-1, führten zur Herabregulation der TPA-abhängigen Induktion der Prx I Promotoraktivität. SB202190, ein Hemmstoff der p38 Mitogen-aktivierten Proteinkinase (MAPK), und Expressionsvektoren für dominant-negative Formen der MAPK Kinase (MKK)4, MKK6 und p38 MAPK führten zu einer Verminderung der TPA-induzierten Prx I Gentranskription. Im Gegensatz dazu hatten Inhibitoren der MAPK c-Jun N-terminale Kinase und des NF-kB-Signalweges ebenso wie die Überexpression dominant-negativer Formen der MKK7 und des Inhibitor von NF-kB keinen Effekt auf die Induktion der Prx I Promotoraktivität durch TPA. Weiterhin führte die Überexpression von p38alpha und p38beta, nicht aber von p38gamma und p38delta, zu einer Heraufregulation der basalen Prx I Promotoraktivität. Diese Ergebnisse zeigen, daß die TPA-abhängige transkriptionale Induktion der Prx I Genexpression in RAW264.7 Zellen über einen Proteinkinase C/ Ras/ MEKK1/ p38 MAPK-vermittelten Signalweg reguliert wird. The antioxidant protein peroxiredoxin (Prx) I is a thioredoxin peroxidase and belongs to the Prx protein family. The functions of Prx I comprise protection against oxidative stress by detoxification of reactive oxygen species and the modulation of signal transduction pathways. Moreover, Prx I can regulate cell proliferation and differentiation by interacting with cellular oncogenes. In this study it was shown that Prx I gene expression was transcriptionally induced in RAW264.7 monocytic cells by the phorbol ester 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA). The TPA-dependent induction of Prx I gene expression was mediated by two proximal activator protein-1 (AP-1) sites of the rat Prx I promotor region as determined by transfection studies with luciferase reporter gene constructs and electrophoretic mobility shift assays. Prx I gene induction by TPA was decreased by protein kinase C inhibitors and overexpressed dominant negative mutants of Ras and MEKK1, but not Raf-1. The p38 mitogen activated protein kinase (MAPK) inhibitor SB202190 and overexpression of dominant negative mutants of MAPK kinase (MKK) 4, MKK6 and p38 MAPK inhibited the TPA-dependent induction of Prx I gene transcription. In contrast, inhibitors of the c-Jun N-terminal kinase, SP600125, and the NF-kB signaling pathway, caffeic acid phenethyl ester, as well as overexpressed dominant negative forms of MKK7 and inhibitor-kB had no effect on the upregulation of Prx I promotor activity by TPA. Furthermore cotransfection of wildtype p38alpha and p38beta, but not that of p38gamma and p38delta, increased Prx I promotor activity. This data indicates that in RAW264.7 cells the TPA-dependent induction of Prx I gene expression is mediated by a protein kinase C, Ras, MEKK1, p38 MAPK signaling pathway.