Kernlokalisierung von 5-Lipoxygenase als bestimmender Faktor für die synthetische Kapazität von Leukotrien B4

Das Enzym 5-Lipoxygenase (5-LO) initiiert die Synthese von Leukotrienen aus Arachidonsäure. In ruhenden Zellen kann sich 5-LO entweder im Cytoplasma oder im Nukleoplasma ansammeln und transloziert bei Zellstimulation zu Membranen, um die Leukotrien-Synthese zu initiieren. Hier verwendeten wir Mutanten von 5-LO mit veränderter subzellulärer Lokalisierung, um die Rolle zu bewerten, die die nukleare Positionierung bei der Bestimmung der Leukotrien B4 (LTB4) Synthese spielt. Die Mutation einer nuklearen Lokalisierungssequenz oder einer Phosphorylierungsstelle reduzierte die LTB4-Synthese um 60 %, parallel zur verringerten nuklearen Lokalisierung von 5-LO. Die Mutation beider Stellen zusammen oder die Mutation aller drei nuklearen Lokalisierungssequenzen auf 5-LO hemmte die LTB4-Synthese um 90 % und hob die nukleare Lokalisierung auf. Die reduzierte LTB4-Generation in Mutanten konnte nicht auf Unterschiede in der Menge von 5-LO, der enzymatischen Aktivität oder der Membranassoziation zurückgeführt werden. Stattdessen wirkt 5-LO im Kern an einem anderen Ort, der Kernhülle, als das zytosolische 5-LO, das an zytoplasmatischen und perinukleären Membranen wirkt. Die Bedeutung dieses Unterschieds wurde durch Beweise angedeutet, dass exogen abgeleitete Arachidonsäure mit aktivierter nuklearer 5-LO kolokalisiert war. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die Positionierung von 5-LO innerhalb des Kerns ruhender Zellen ein kraftvoller bestimmender Faktor für die Fähigkeit zur Generierung von LTB4 bei anschließender Aktivierung ist.