Die hormonhochregulierte neuronbezogene Kinase (Hunk) ist eine Proteinkinase, die ursprünglich in murinen Milchdrüsen identifiziert wurde und in humanen Brustkrebszelllinien mit Überexpression des humanen epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors 2 (HER2++/ErbB2+) sowie in aus MMTV-neu abgeleiteten Mammatumorzelllinien überexprimiert ist. Die physiologischen Effekte von Hunk sind seit seiner Identifizierung jedoch weitgehend unklar. Obwohl Hunk als Serin/Threonin-(Ser/Thr)-Proteinkinase mit Homologie zur SNF1/AMPK-Proteinkinasefamilie erwartet wird, wurde bislang kein Hunk-Substrat identifiziert. Jüngere Arbeiten haben die Rolle von Hunk bei der Progression von HER²⁺/ErbB²⁺-Brustkrebs gezeigt, einschließlich einer Resistenz gegenüber HER2/ErbB2-Inhibitoren; zudem könnte Hunk downstream der HER2/ErbB2- sowie der PI3K/Akt-Signalwege wirken. Zusammengenommen belegen diese Studien, dass Hunk eine wesentliche Rolle bei der Förderung der Mammatumorigenese spielt, wie u. a. durch shRNA-vermittelten Knockdown oder in genetisch modifizierten Mausmodellen mit MMTV-neu- oder Pten-Defekten in Xenograft-Tumormodellen gezeigt wurde. Die Überführung in einen Hunk-/-Hintergrund stellt in vivo eine Barriere für das Wachstum von Mammatumoren dar. Da die meisten Patientinnen mit HER²⁺/ErbB²⁺-positivem Brustkrebs eine erworbene Resistenz gegenüber HER2/ErbB2-Inhibitoren entwickeln, kann die Charakterisierung neuartiger pharmakologischer Zielstrukturen wie Hunk sowohl die Tumorigenese unterdrücken als auch die Wirksamkeit bestehender Therapien erhöhen, was einen wichtigen Aspekt der Arzneimittelentwicklung darstellt. Daher können Arbeiten, die auf die Aufklärung spezifischer regulatorischer Funktionen von Hunk abzielen, hilfreich sein und zum Verständnis der Rolle dieser Proteinkinase bei Tumorigenese und Arzneimittelresistenz beitragen.

Einleitung

Die hormonhochregulierte neuronbezogene Kinase (Hunk) ist eine Serin-(Ser)/Threonin-(Thr)-Proteinkinase, die in einem Screening zur Identifizierung von Proteinkinasen in Mammatumorepithelzellen entdeckt wurde, die aus murinen Milchdrüsen während der Entwicklung stammen bzw. daraus abgeleitet wurden. Hierbei wurden genetisch modifizierte Mausmodelle (GEMMs) eingesetzt, darunter MMTV-neu, MMTV-wnt (int2), MMTV-myc und MMTV-ras. Im selben Jahr, in dem Hunk in der Brust identifiziert wurde, wurden die murinen und humanen Homologe der Proteinkinase kloniert, und das humane Gen wurde auf Chromosom 21q22.11 kartiert. Hunk ist ein ~80-kDa-Protein, das durch das Hunk-Gen kodiert wird. Es enthält mehrere homologe Regionen zu Mitgliedern der SNF1/AMPK-Proteinkinasefamilie, einschließlich einer C-terminal flankierenden katalytischen Domäne sowie einer als SNF1-Homologiedomäne (SNH1) bezeichneten Region. Der SNF1/AMPK-Proteinkinasefamilie sind Funktionen in Metabolismus, Proliferation, Differenzierung, Überleben, Migration und Invasion bekannt; sie wird in vielen Tumorentitäten exprimiert. Ob Hunk in diesen Prozessen eine Rolle spielt, ist jedoch bislang weitgehend ungeklärt.

Intrazelluläre Funktionen von Hunk

Bis heute sind die intrazellulären Funktionen von Hunk nicht abschließend geklärt. Obwohl die Kinasedomäne von Hunk eine hohe Homologie zu Proteinkinasen der AMPK-Familie aufweist und eine Spezifität für Ser/Thr-Reste vermuten lässt, wurde weder eine Konsensus-Phosphorylierungssequenz noch ein tatsächliches Substrat für Hunk identifiziert. Im Gegensatz dazu nutzen die meisten Experimente zur Bewertung der Hunk-Proteinkinaseaktivität direkt die Untersuchung, ob eine katalytisch inaktive Mutante von Hunk die Proteinlokalisation oder Protein-Protein-Interaktionen verändert.

Hunk reguliert die Entwicklung der Milchdrüse.

Eine der frühesten Studien zu Hunk fokussierte auf seine Rolle bei schwangerschaftsbedingten Veränderungen der Milchdrüsenentwicklung. In dieser Studie fanden Gardner et al., dass nach früher Schwangerschaft bzw. nach Stimulation ovariektomierter Mäuse mit 17β-Östradiol und Progesteron die Hunk-Expression in Mammary-Epithelzellen hochreguliert war. Dies war die erste Arbeit, die zeigte, dass Hunk durch ovariäre Hormone während der Schwangerschaft reguliert sein könnte. Obwohl Östrogen und Progesteron eine gesicherte Rolle in der Ätiologie der Mammatumorigenese haben, wird angenommen, dass diese Beobachtungen auch auf Brustkrebs übertragbar sind, wenngleich die Effekte dieser Hormone auf Hunk bislang nicht evaluiert wurden. Interessanterweise führte die Überexpression von transgenem Hunk in MMTV-Hunk-Mäusen zu einer beeinträchtigten Alveolenentwicklung und nachfolgenden Laktationsdefekten sowie zu einer reduzierten Proliferation und Differenzierung von Epithelzellen in späteren Stadien der Schwangerschaft, was darauf hindeutet, dass Hunk zeitabhängig regulatorisch auf schwangerschaftsinduzierte Veränderungen der Brust wirkt. Da Östrogen bzw. Progesteron für die Proliferation von Epithelzellen in der Adoleszenz bzw. für die alveoläre Differenzierung während der Gestation erforderlich sind, könnten diese Hormone Hunk downstream regulieren und so zur östrogeninduzierten Proliferation der Brust beitragen. In nachfolgenden Studien an Hunk-/-Mäusen wurden jedoch keine Veränderungen der Proliferation während der Schwangerschaft berichtet.

Hunk und Brustkrebsmetastasierung.

Für Hunk wurde ebenfalls eine Rolle bei der Metastasierung beschrieben. Allerdings ist unklar, ob Hunk ein metastasefördernder Faktor oder ein Metastaseinhibitor ist. Ein vorläufiger Bericht von Wertheim et al. zeigte im Kontext des MMTV-myc-Mammatumormodells auf Hunk-/-Hintergrund, dass Hunk zwar für die durch das myc-Protoonkogen induzierte Mammatumorbildung unverzichtbar ist, jedoch für die Metastasierung dieser Tumoren in die Lunge erforderlich zu sein scheint, da MMTV-myc-Mäuse mit Wildtyp-Hunk im Vergleich zu Hunk-/-Mäusen eine leichtere/metastasenfreudigere Übertragung zeigten. Diese Studie zeigte zudem, dass die Kinaseaktivität von Hunk für die myc-induzierte Mammatumormetastasierung notwendig ist: So wiesen aus MMTV-myc/Hunk abgeleitete Mammatumorzellen, die Kinase-dead-Hunk-Mutanten exprimierten, in vivo signifikant weniger Lungenmetastasen auf als Zellen, die Wildtyp-Hunk exprimierten. In-vitro-Migrationsassays bestätigten die in vivo beobachtete Metastasierung, da die Hunk-Kinaseaktivität auch für die myc-induzierte Migration und Invasion von Mammatumorzellen erforderlich war.

Literatur:

1. Wertheim, G.B; et al. he Snf1-related kinase, Hunk, is essential for mammary tumor metastasis. Proc Natl Acad Sci U S A, 2009. 106 (37): p. 15855-60. 5.