Die Bedeutung von SNAT1 (SLC38A1) für den Aminosäuretransport und Metabolismus des malignen Melanoms

Tumorzellen weisen durch ihre erhöhte Proliferationsrate einen erhöhten Nährstoffbedarf auf. Um diesen decken zu können, ist bei Tumorzellen eine „Umprogrammierung“ des Metabolismus zu detektieren, was als eines der neuen Hallmarks of Cancer gilt. Transportproteine liegen upstream der unterschiedlichen Stoffwechselwege und transportieren unter anderem benötigte Nährstoffe in die Zellen hinein. Indem Aminosäuretransporter zu dem verstärkt ablaufenden Metabolismus beitragen, fördert deren Fehlregulation die Entwicklung und Progression von Tumoren. Das Ziel dieser Doktorarbeit war, die molekulare Funktion des Proteins SNAT1 (engl. sodium coupled neutral amino acid transporter 1) im malignen Melanom zu untersuchen. SNAT1 wird in der Literatur als Influx-Transporter für neutrale Aminosäuren beschrieben, wobei Glutamin von besonderer Bedeutung ist. Tumorzellen zeichnen sich durch eine erhöhte Aufnahme und Verstoffwechselung von Glutamin aus, was auch als Glutaminabhängigkeit bezeichnet wird. Daher kann die Analyse der Bedeutung von SNAT1 für das Melanom zur Erforschung neuer Therapieoptionen beitragen. Die Expression von SNAT1 ist im Melanom verglichen mit benignen Nävi in vivo hochreguliert. Auch in vitro weisen zahlreiche Melanomzelllinien eine erhöhte Expression von SNAT1 auf verglichen mit normalen humanen epidermalen Melanozyten (NHEM). Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde außerdem die in der Literatur beschriebene Transportfunktion von SNAT1 analysiert. Hierfür wurden zunächst ein siPool-vermittelter Knockdown der SNAT1-Expression sowie der kompetitive Inhibitor α-Methylamino-isobuttersäure (MeAIB) etabliert. Es wurde festgestellt, dass SNAT1 im Melanom nicht als Transporter für Glutamin dient. Des Weiteren wurde gezeigt, dass downstream-Effekte und -Signalwege, die normalerweise durch einen Glutaminmangel reguliert sind, wie beispielsweise Autophagie, nicht durch SNAT1 beeinflusst werden. Um die mögliche Ursache der fehlenden Transportfunktion dieses Proteins im Melanom zu ergründen, wurde zunächst überprüft, ob SNAT1 in der Plasmamembran der Melanomzellen lokalisiert ist. SNAT1 wurde in der Membran des Golgi und in der Plasmamembran nachgewiesen. Bei einer Sequenzierung des für SNAT1 codierenden SLC38A1 (solute carrier family 38 member 1)-Gens in unterschiedlichen Melanomzelllinien wurde keine Mutation gefunden, die in mehreren Melanomzelllinien vorliegt und die eine mögliche Erklärung der fehlenden Transportfunktion von SNAT1 im Melanom darstellt. Interessanterweise wurde festgestellt, dass der siPool-vermittelte Knockdown bzw. die kompetitive Inhibition von SNAT1 mit MeAIB zu einer Reduktion der Proliferation, Viabilität, Koloniebildung, Migration und Invasion verschiedener Melanomzelllinien führt und gleichzeitig Seneszenz induziert. Somit moduliert SNAT1 eine Vielzahl von Aspekten des typischen Verhaltens von Tumorzellen, wodurch seine besondere Bedeutung für die Progression des malignen Melanoms unterstrichen wird. Da SNAT1 im Melanom keine Transportfunktion ausübt, jedoch Veränderungen der Zellen nach dem Knockdown von SNAT1 beobachtet wurden, erfolgte im weiteren Verlauf der Doktorarbeit eine eingehende Untersuchung der Funktion von SNAT1 im malignen Melanom. Der Knockdown von SNAT1 führt zu einer Regulation der Expression des Adapterproteins p62 (engl. ubiquitin-binding protein 62), der micro-Ribonukleinsäure-let7a (miR-let7a) sowie des onkogenen Transkriptionsfaktors cMyc (engl. cellular myelocytomatosis viral oncogene homolog). Außerdem führt der Knockdown von SNAT1 zu einer verminderten mRNA (engl. messenger ribonucleic acid)-Expression von GLUT1 (Glucosetransporter-1, SLC2A1), HK2 (Hexokinase-2), LDHA (Laktatdehydrogenase A) und GLS (Glutaminase), welche bereits als Zielgene von cMyc bekannt sind. Der Vergleich mit Daten aus der Literatur legt nahe, dass SNAT1 p62 reguliert, welches wiederum die Expression der miR-let7a beeinflusst. Diese micro-Ribonukleinsäure (miRNA, engl. micro ribonucleic acid) moduliert ansc…