OMIM-Eintrag – * 611785 – ATP-BINDING CASSETTE, SUBFAMILY B, MEMBER 5; ABCB5

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ABCB5 gehört zur ATP-bindenden Kassetten (ABC)-Transporter-Superfamilie der integralen Membranproteine. Diese Proteine sind am ATP-abhängigen Transmembrantransport von strukturell unterschiedlichen Molekülen beteiligt, die von kleinen Ionen, Zuckern und Peptiden bis hin zu komplexeren organischen Molekülen reichen (Chen et al., 2005).

Durch die Suche in einer Datenbank nach Homologen von ABCB1 (171050), gefolgt von RT-PCR von RNA aus menschlichen primären epidermalen Melanozyten und einer malignen Melanomzelllinie, klonierten Frank et al. (2003) ABCB5. Das abgeleitete 812-Aminosäuren-Protein hat 5 Transmembran-Helices, die sowohl von extrazellulären als auch intrazellulären ATP-Bindungsdomänen flankiert werden. ABCB5 hat 54 % bzw. 56 % Aminosäureidentität mit ABCB1 und ABCB4 (171060). Mit RT-PCR wurde ABCB5 in Melanozyten und Melanomzellen nachgewiesen, nicht jedoch in mononukleären Zellen des peripheren Blutes oder in Zelllinien von Nicht-Melanom-Tumoren. Eine Western-Blot-Analyse ergab ein endogenes 89-kD-ABCB5-Protein in Melanozyten und Melanomzellen. Die Durchflusszytometrie zeigte, dass ABCB5 auf der Zelloberfläche von transfizierten Brustkrebszellen exprimiert wird.

Durch Screening einer Melanom-cDNA-Bibliothek klonierten Chen et al. (2005) zwei ABCB5-Spleißvarianten, die sie ABCB5-alpha und -beta nannten. ABCB5-alpha und -beta divergieren nach Exon 6, wobei ABCB5-alpha ein siebtes Exon enthält, das für seinen 3-Prime-UTR kodiert, und ABCB5-beta 14 weitere Exons. Das 131 Aminosäuren lange ABCB5-alpha-Protein hat eine berechnete Molekularmasse von 15 kD. Es besitzt ein ABC-Signaturmotiv und eine Walker-B-Konsensussequenz, aber keine Walker-A-Konsensussequenz. Im Gegensatz dazu hat ABCB5-beta ein N-terminales ABC-Signaturmotiv und ein Walker-B-Motiv, gefolgt von 6 Transmembrandomänen und C-terminalen Walker-A-, ABC-Signatur- und Walker-B-Motiven. RT-PCR wies eine bevorzugte Expression von ABCB5-alpha und -beta in Melanomen nach, während in normalem Uterus, Lunge oder Plazenta keine Expression vorhanden war. Bei der Northern-Blot-Analyse wurden ABCB5-Transkripte mit einer Länge von 2,4 bis 7,5 kb in Melanomzellen, jedoch nicht in den untersuchten normalen menschlichen Geweben nachgewiesen. RT-PCR zeigte die Expression von ABCB5-alpha und -beta in normalen Melanozyten und von ABCB5-beta in retinalen Pigmentepithelzellen.

Frank et al. (2003) fanden heraus, dass ABCB5, wie ABCB1, den Rhodamin-Efflux in transfizierten Brustkrebszelllinien induziert. ABCB5 wurde in hohem Maße in ein- und mehrkernigen menschlichen epidermalen Melanozyten mit einem CD133 (PROM1; 604365)-positiven Progenitor-Phänotyp exprimiert. Frank et al. (2003) zeigten, dass polyploide ABCB5-positive Zellen durch Zellfusion entstehen und dass dieser Prozess durch ABCB5-Blockade spezifisch verstärkt wird. Aus mehrkernigen Zellhybriden entstanden einkernige Nachkommen, was zeigt, dass die Fusion zum Wachstum und zur Differenzierung der Kultur beiträgt.

Frank et al. (2005) zeigten, dass ABCB5 in klinischen malignen Melanomen exprimiert wird und in malignen Melanomkulturen und klinischen Melanomen bevorzugt eine Untergruppe von hyperpolarisierten Tumorzellen mit einem CD133-positiven Stammzellphänotyp markiert. Die Blockierung von ABCB5 mit einem monoklonalen Anti-ABCB5-Antikörper hob die Doxorubicin-Resistenz in einer Melanom-Zelllinie auf und erhöhte die intrazelluläre Doxorubicin-Akkumulation, was darauf hindeutet, dass der ABCB5-vermittelte Efflux der Mechanismus der Doxorubicin-Resistenz in diesen Zellen ist. Die Expression von ABCB5 in einem Krebszelllinien-Panel korrelierte signifikant mit der Tumorresistenz gegen Doxorubicin.

Schatton et al. (2008) identifizierten eine Subpopulation von tumorinitiierenden Zellen, die mit menschlichen malignen melanominitiierenden Zellen (MMIC) angereichert sind und durch die Expression des Chemoresistenzmediators ABCB5 definiert sind, und zeigten, dass eine spezifische Ausrichtung auf diese tumorigene Minderheitspopulation das Tumorwachstum hemmt. ABCB5-positive Tumorzellen, die bei menschlichen Melanompatienten nachgewiesen wurden, wiesen einen primitiven molekularen Phänotyp auf und korrelierten mit der klinischen Melanomprogression. In seriellen Xenotransplantationsexperimenten von Mensch zu Maus besaßen ABCB5-positive Melanomzellen eine größere tumorigene Kapazität als ABCB5-negative Massenpopulationen und stellten die klinische Tumorheterogenität wieder her. In vivo zeigte die genetische Abstammungsverfolgung eine spezifische Fähigkeit der ABCB5-positiven Subpopulationen zur Selbsterneuerung und Differenzierung, da ABCB5-positive Krebszellen sowohl ABCB5-positive als auch ABCB5-negative Nachkommen erzeugten, während ABCB5-negative Tumorpopulationen mit geringerer Rate ausschließlich ABCB5-null-Zellen hervorbrachten. In einer ersten Proof-of-Principle-Analyse, mit der die Hypothese getestet werden sollte, dass MMIC auch für das Wachstum etablierter Tumoren erforderlich sind, führte die systemische Verabreichung eines gegen ABCB5 gerichteten monoklonalen Antikörpers, der nachweislich in der Lage ist, eine Antikörper-abhängige zellvermittelte Zytotoxizität in ABCB5-positiven MMIC zu induzieren, zu tumorhemmenden Effekten.

Ksander et al. (2014) zeigten, dass ABCB5 limbale Stammzellen markiert und für die Aufrechterhaltung der limbalen Stammzellen (LSC) sowie für die Entwicklung und Reparatur der Hornhaut erforderlich ist. Darüber hinaus wiesen Ksander et al. (2014) nach, dass prospektiv isolierte humane oder murine ABCB5-positive LSCs die ausschließliche Fähigkeit besitzen, die Hornhaut nach Transplantation auf LSC-defiziente Mäuse in xenogenen oder syngenen Transplantationsmodellen vollständig wiederherzustellen. ABCB5 wird bevorzugt auf markerhaltenden LSCs in Mäusen und p63-alpha (siehe 603273) -positiven LSCs in Menschen exprimiert. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen ist die Häufigkeit von ABCB5-positiven LSCs bei Patienten mit LSC-Mangel reduziert. Der Funktionsverlust von Abcb5 in Abcb5-Knockout-Mäusen führte zu einer Verarmung der ruhenden LSCs aufgrund erhöhter Proliferation und Apoptose und zu einer gestörten Hornhautdifferenzierung und Wundheilung. Ksander et al. (2014) kamen zu dem Schluss, dass ihre Daten zusammengenommen den Nachweis erbringen, dass ABCB5 LSCs in Säugetieren identifiziert.

Frank et al. (2003) stellten fest, dass das ABCB5-Gen 19 Exons enthält und sich über 108 kb erstreckt. Chen et al. (2005) stellten fest, dass das ABCB5-Gen mindestens 20 Exons enthält.

Frank et al. (2003) kartierten das ABCB5-Gen durch genomische Sequenzanalyse auf Chromosom 7p21-p15.3. Frank et al. (2005) stellten fest, dass das ABCB5-Gen dem Chromosom 7p15.3 zugeordnet ist.