Einzelmolekulare Analyse des MDR 1 - mediierten Substrattransportes

Abstract

Bei der Entwicklung von Medikamenten gegen Krebs besteht ein großer Teil der Herausforderung darin, das Medikament in die Krebszellen einzubringen und dort zu halten. Die Abwehrmechanismen der Zellen funktionieren aber auch in Krebszellen und machen das zu einer schwierigen Aufgabe. Ein großer Teil der Medikamente wird durch den Multi-Drug-Resistance Transporter (MDR 1) wieder aus der Zelle transportiert. Um Einsicht in den Transportmechanismus und die Bindungsdynamik zu erhalten, wird bei dieser Diplomarbeit eine optische Mikroskopiemethode - Förster Resonanz Energie Transfer (FRET) - verwendet, die es erlaubt Abstände bis in den Nanometerbereich zu messen. Zusätzlich wird Rhodamin 123 ausgenützt, das sowohl Substrat zum Transporter ist, als auch der Donor des FRET-Paars. Der Akzeptor, in diesem Fall wird mCherry verwendet, wird an den N-Terminus des Transportes fusioniert. Rhodamin 123 ist eines der wenigen Fluorophore, die sich in einer Plasmamembran aufhalten können. Um dieses Verhalten näher untersuchen zu können, wird ein selbst hergestellter DOPC-Bilayer als Modellsystem verwendet und es werden Diffusionsexperimente in diesem durchgeführt. Für die anderen Experimente werden lebende HEK-Zellen verwendet, um den Transport beobachten zu können. Es wird mit zwei verschiedenen Zelllinien gearbeitet, eine besitzt die natürliche Variante des Transporters, die andere hat aufgrund von Interferenz-RNA keine Transporter. In zweitere wird mittels ektopischer Expression die mit einem Fluorophor versehene Mutante eingebracht. Die Ergebnisse werden in der Arbeit diskutiert und es werden Empfehlungen abgegeben, wie man dieses Projekt am besten fortsetzen kann.

A big component in the development for anti cancer drugs is to transfer the drugs into the cancer cells and to keep them there. The cell-s own defence mechanism is still functional in cancer cells and acts against the drugs. One of the key players is the multi drug resistance transporter (MDR 1), which transports a large variety of harmful substances out of the cell. To study the transport mechanism and the binding dynamics we use an optical microscopy method known as Förster Resonance Energy Transfer (FRET), which enables us to measure distances down to a few nanometres. Additionally we use Rhodamine 123, which is not only a substrate to the transporter, but also the donor of our FRET-pair. The acceptor, we use mCherry, is linked to the N-terminus of MDR 1. Rhodamine 123 is one of a few fluorophores able to partition into a lipid membrane. We use a DOPC-bilayer as model system to study this behaviour via diffusion experiments. All the other experiments are done in living HEK-cells to be able to observe the transport process. We use two different cell lines: one has a natural version of the transporter; in the other cell line the transporter expression was reduced via interference-RNA. The second one is used to ectopically express a mutant, which is linked to a fluorophore. In this thesis the results are discussed and a suggestion is made on how to progress with the project.