Die cell cycle related kinase (CCRK) ist eine neu identifizierte Protein-Recognition-Kinase, auch bekannt als p42 bzw. als CDK-(cyclinabhängige Kinase)-verwandte Proteinkinase PNQLARE (GenBank TMAAF89089), mit einem Molekulargewicht von etwa 42 kD. Sie ist auf dem Chromosom 9q22.1 lokalisiert; das Genom umfasst 8 kb und besteht aus 7 Exons, deren Sequenz Homologien zu Cdk-activating Kinase 1p (Cak1p) und zur humanen CDK7 aufweist. CCRK ist homolog zu Cdk1, 2 und 7 und in geringerem Maße zu Csk.4,5. Es wurde berichtet, dass CCRK Cdk2 aktiviert und die Zellproliferation unterstützt; zudem wurde gezeigt, dass CCRK MAK-(male germ cell-associated kinase)-verwandte Kinasen phosphoryliert.

Forschung zum CCRK-Promotor

Das CCRK-kodierende Gen wurde erstmals als hoch exprimiert in humanem malignem Gliomgewebe beschrieben, seine Funktion war jedoch unklar. Wissenschaftler untersuchten die Eigenschaften des CCRK-Promotors und identifizierten den Transkriptionsstartpunkt des humanen CCRK-Gens mittels 5'-RACE-Technologie. Zur Analyse der upstream gelegenen Region wurden Dual-Luciferase-Assays sowie elektrophoretische Mobilitätsverschiebungsassays und weitere experimentelle Methoden eingesetzt. Dabei wurden der humane CCRK-Promotor, die Kernsequenz des Promotors sowie mit seiner Expression assoziierte Transkriptionsfaktoren charakterisiert. Es wurde die Region (441/367) untersucht und festgestellt, dass in diesem Bereich drei wesentliche Bindungsstellen vorhanden sind: Delta EF1, NF-κB und Sp1, wobei die Transkriptionsfaktoren Delta EF1 und NF-κB mit der humanen CCRK-Expression in Zusammenhang stehen. Darüber hinaus untersuchten Farcas et al. die Methylierung und Expression von CCRK im zerebralen Kortex von Primaten und fanden, dass der Phosphorylierungsgrad der CpG-Region der CCRK-kodierenden Gene im adulten zerebralen Kortex höher ist als bei Schimpansen. Eine artspezifisch methylierte Region (species-specifically methylated region, SMR) befindet sich zwischen dem vollständig methylierten 5'-Ende und dem vollständig demethylierten 3'-Ende des mutmaßlichen CCRKCGI-Promotors. Einige Alu-Sg1-Repeats bei Menschen und Neuweltaffen sind in die CCRK-Promotorregion integriert, und auch die mRNA-Expression von CCRK verändert sich im Verlauf der Evolution. Daraus lässt sich ableiten, dass CCRK eine wichtige Rolle in der Evolution des Primatengehirns spielt und eine wesentliche Funktion bei der Initiierung der CCRK-Transkription hat. Die oben genannten Untersuchungen haben die Grundlage für zukünftige Forschung zur Transkriptionsregulation von CCRK geschaffen und neue Ansätze für die Erforschung der Mechanismen verschiedener Krebserkrankungen geliefert.

CCRK-Forschung in unterschiedlichen Tumorgeweben

Im Zellzyklus werden die jeweiligen Cycline und CDKs zu einem vollständigen Enzymkomplex assembliert; zur Förderung des Übergangs der Zellen von der G1- in die S-Phase ist die Phosphorylierung durch die cyclin dependent kinase-activating kinase (CAK) erforderlich, wodurch die Zellproliferation gefördert wird. Kaldis und andere Forscher gehen davon aus, dass CCRK als CAK fungieren kann, um die Umwandlung entsprechender Proteine im Zellzyklus zu fördern und dadurch die Zellproliferation zu steigern. Aus der subzellulären Lokalisation von CCRK im Zellkern und perinukleär ist bekannt, dass CCRK im Zytoplasma im Allgemeinen relativ hoch exprimiert ist. In humanen Geweben wird CCRK hauptsächlich im Gehirn und in der Niere exprimiert, jedoch in geringerem Maße in Leber, Herz und Plazenta. In den letzten Jahren zeigten verschiedene In-vivo- und In-vitro-Studien, dass CCRK in zahlreichen Tumorzelllinien breit überexprimiert ist, z. B. in malignen Gliomzellen (U373, U87), Zervixkarzinomzellen (HeLa), Osteosarkomzellen (U2OS) und kolorektalen Karzinomzellen (HCT116), Ovarialkarzinomzellen (UACC1598, TOV21G, HO8910, OVCAR3, YACC326), Leberkarzinomzellen (SK-Hep1) usw. Daraus lässt sich schließen, dass Veränderungen der CCRK-Expression im Organismus eng mit Entstehung und Progression verschiedener Tumorgewebe assoziiert sind und als unabhängiger Faktor zur Vorhersage der Zellproliferation bestimmter Tumorgewebe herangezogen werden können. Gleichzeitig wird CCRK als potenzielle CAK und als Onkoprotein betrachtet.

Schlussfolgerungen

CCRK ist eine neue CAK. Eine hohe CCRK-Expression ist eng mit Invasion und Metastasierung der jeweiligen Tumorzellen sowie mit der Überlebensrate von Krebspatienten assoziiert. Während unterschiedlicher Karzinogeneseprozesse übt CCRK über entsprechende Signalwege eine spezifische regulatorische Funktion aus; insbesondere stehen die Regulation von CyclinD1, der pCDK2-CyclinE- sowie der β-Catenin/TCF-Signalwege in engem Zusammenhang mit der Proliferation von Tumorzellen. Daher kann in der onkologischen Arzneimittelforschung erwogen werden, in die entsprechenden Zielstrukturen dieser Signalwege einzugreifen, um die Proliferation von Tumorzellen zu reduzieren.

Literatur:

1. Farcas R; et al. Differences in DNA Methylation Patterns and Expression of the CCRK Gene inHuman and Nonhuman Primate Cortices., Mol Biol Evol, 2009, 26: 13791389.