Breast cancer is unanimously considered a highly heterogeneous disease due to its diverse molecular features. Breast tumor kinase (BRK), also known as protein tyrosine kinase 6 (PTK6), is a non-receptor tyrosine kinase that is highly expressed in over 80% of breast carcinomas. The role and mechanism of action of enzymatically activated BRK in breast pathology are unclear. The objectives of this project were to reveal the effect of BRK activation on cell migration, proliferation and tumorigenesis. We also aimed to determine the mechanism of action of BRK in the promotion of cell proliferation. We used BRK-negative cells (MCF10A, MDA-MB-231 and HEK293) to generate three sets of stable cell lines that stably expressed GFP alone, GFP-BRK-WT or GFP-BRK-Y447F (constitutively active) by retroviral infections. We also stably knocked down BRK from BRK-positive cells BT20 and SKBR3 by RNA interference using shRNAs against BRK. Western blotting, immunoprecipitation and qPCR studies were conducted to evaluate protein expression, protein-protein interaction and mRNA expression, respectively. Both sets of cell lines were used to determine the effect of BRK on cell proliferation (automated cell counter), cell migration (transwell and wound healing assay), transformation (colony formation assay) and tumor formation (mouse Xenograft assay). To investigate the mechanism of action of BRK, we validated downstream of tyrosine kinases 1 (Dok1), a tumor suppressor, as a BRK substrate. Deletion or site-directed mutagenesis was performed to map BRK-targeted tyrosines in Dok1 protein. Results obtained from this research project showed that stable expression of the constitutively active mutant of BRK (BRK-Y447F) in MDA-MB-231 cells led to a significant increase in the cell proliferation, migration rate and promoted colony formation and drastically enhanced tumor formation in athymic nude mice in comparison to control cells. Additionally, depletion of BRK abrogated the migration of BT20 and SKBR3 cells. Furthermore, we showed that BRK interacts with and phosphorylates Dok1, inducing Dok1 downregulation via a ubiquitin-proteasome-mediated mechanism. Together, our results show that the activation of BRK is essential for mammary gland tumorigenesis and suggest that targeting of Dok1 for degradation is a novel mechanism of action of BRK in the promotion of cell proliferation, migration and tumor formation.

SRMS (Src-Related tyrosine kinases lacking C-terminal Regulatory tyrosine and N terminal Myristoylation Sites) belongs to a family of non-receptor tyrosine kinases, which also includes breast tumor kinase (BRK). SRMS was first identified in 1994 in a screen for the genes that regulate the growth and differentiation of neuroepithelial cells. This 54 kDa protein spanning 488 amino acids, consists of the prototypical Src homology 3 (SH3), Src homology 2 (SH2) and a tyrosine kinase domain. While BRK has been documented for its expression in over 60 % of breast carcinomas, information on SRMS on similar grounds remains absent from the literature. Furthermore, unlike BRK, knowledge of how SRMS regulates its enzymatic activity as well as the identification of its substrates remains unknown. The work in this thesis demonstrates that SRMS is potentially expressed in the majority of breast carcinomas. To understand the biochemical and cellular functions of SRMS, a series of mutants comprising point mutations as well as the deletion of the N-terminal region and the functional, SH3 and SH2 domains, were generated and assessed for enzymatic activity in cells. This study demonstrates for the first time that the wild type protein is apparently constitutively active and that its N-terminal region regulates its enzymatic activity. As well, three critical amino acid residues in the protein namely, lysine 258 (ATP binding site), tyrosine 380 (auto-phosphorylation site) and tryptophan 223 (intramolecular interaction) have been characterized. All three residues have been determined to be essential for the enzymatic activity of SRMS. Finally, the adapter protein Dok1 has been characterized as a novel substrate of SRMS. The results from the present study underscore the potential significance of the catalytically active non-receptor tyrosine kinase, SRMS that should serve as a foundation upon which further research may ensue in the context of breast tumorigenesis.

Die Tyrosin Kinase Brk stellt den Prototypen nicht N-terminal myristoylierter, Nicht-Rezeptor Tyrosin Kinasen dar. Die Expression dieser Kinase ist auf epitheliale Gewebe beschränkt und wird während der Entwicklung differentiell reguliert. In normalen Geweben ist die Brk Expression auf nichtproliferierende, terminal differenzierte Zellen beschränkt. Um die regulatorische Funktion von Brk im murinen Darmepithel zu untersuchen, wurde das brk Gen in der Maus inaktiviert. Brk knockout Mäuse zeigten keine offensichtlichen Defekte in ihrer Entwicklung jedoch eine erweiterte Proliferationszone in den Krypten des Darmepithels und verlängerte Villi. Die Inaktivierung von Brk führte zu einer erhöhten Akkummulation von nukleärem (-catenin sowie einer Hochregulierung des (-catenin Zielgens c-myc in den Krypten der knockout Mäuse. Zusätzlich zeigten Brk knockout Mäuse eine Aktivierung des Akt-Signaltransduktionswegs in ihrem Darmepithel. Im Gegensatz zu Wildtyp Mäusen waren Brk knockout Mäuse resistent gegenüber (-Strahlung, was die Anhäufung onkogener Mutationen und damit die Entwicklung von Krebs fördert. Eine Induktion der Expression des Brk-Proteins im Darmepithel behandelter Wildtyp Mäuse wurde festgestellt. Weiterhin traten bei Brk knockout Mäusen chronische Entzündungen des Darmepithels sowie eine erhöhte Sensibilität gegenüber dem Reizmittel DSS auf. Im Gegensatz dazu, zeigten Wildtyp Mäuse eine mit der Literatur Übereinstimmende Reaktion zu DSS verbunden mit einer Induktion der Brk Expression im Darmepithel. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Brk Tyrosin Kinase eine entscheidende Rolle in der Aufrechterhaltung der Homöstase und Integrität des Darmepithels spielt. Insbesondere scheint Brk als wichtiger Faktor zur Bestimmung der Sensitivität epithelialer Zellen zu genotoxischem Stress zu fungieren. Entgegen der bisher vermuteten onkogenen Funktion in epithelialen Tumoren scheint Brk im normalen Darmepithel "Tumor Suppressor" Ähnliche Funtionen innezuhaben. / The Breast tumor kinase Brk is a prototypical non-myristoylated, non-receptor tyrosine kinase. Brk expression is epithelial-specific and ,in normal tissues, restricted to cells exiting the cell cycle and undergoing terminal differentiation. To determine the biological role of Brk in the gastrointestinal tract, we disrupted mouse brk by homologous recombination. Loss of Brk in the mouse resulted in increased intestinal epithelial cell turnover and the appearance of longer small intestinal villi. Brk deficient mice displayed enhanced accumulation of nuclear (-catenin and upregulation of the (-catenin target gene c-myc in the crypt compartment of small and large intestine. In addition, Brk deficient mice exhibited increased Akt kinase activity. Even though, there was no corresponding difference in base-line apoptosis in untreated wild-type and knockout animals. However, subjected to (-irradiation, Brk deficient animals were significantly impaired in the apoptotic response. Wild-type mice, however, exhibited normal levels of apoptosis following (-irradiation accompanied by a rapid induction of Brk expression in crypt cells. Furthermore, chronic inflammation was observed in Brk deficient mice, and they showed increased susceptibility to a colon injury model utilizing DSS. Interestingly, wild-type mice exhibited a significant upregulation of nuclear Brk protein throughout the intestinal epithelium in response to DSS. These recent findings suggest that Brk plays a crucial role in the maintenance of intestinal tissue homeostasis and integrity. In addition, Brk may function to protect the intestinal epithelium against DNA-replication-induced errors and hence the development of cancer. Contrary to reported oncogenic properties of Brk in other epithelial tissues, Brk appears to have tumor suppressor-like functions in the mouse gastrointestinal epithelium.

Animal morphogenesis is largely driven by concerted changes in the shape of individual cells. However, how cell shape changes are regulated and coordinated in developing animals is not well understood. Here we show that the two perpendicular signaling gradients of the morphogens Dpp, a TGF-β homologue, and Wingless, a Wnt family member, maintain tissue homoeostasis and control cell shape changes in the developing Drosophila wing. Clones of cells lacking Dpp or Wingless signaling invaginate apically, shorten apico-basally and subsequently extrude basally without disruption of the epithelium. During early larval development, the onset of Dpp and Wingless signaling correlates with the cuboidal-to-columnar cell shape transition of wing disc cells. Gradients in apical-basal length of columnar cells correlate during late larval development with the gradients of Dpp and Wingless signaling activities. Cells receiving high levels of Dpp and Wingless signaling are most elongated and apically constricted. Low levels of Dpp and Wingless signaling correlate with a shorter and apically wider cell morphology. Dpp and Wingless signaling is cell-autonomously required for maintaining the elongated columnar cell shape of late larval wing disc cells. Overactivation of these pathways results in precocious cell elongation during early larval development. These morphogenetic responses to Dpp and Wingless require the transcription factor complexes Mad and Tcf/β-catenin, respectively, indicating that they are mediated by changes in gene expression. The morphogenetic function of Wingless is in part mediated by one of its target genes, the transcription factor Vestigial. Wingless signaling promotes an enrichment of E-cadherin at the adherens junctions, and we show that E-cadherin is required to maintain apical-basal cell length. Dpp signaling controls the subcellular distribution of the activities of the small GTPase Rho1 and the regulatory light chain of non-muscle myosin II (MRLC). Alteration of Rho1 or MRLC activity has a profound effect on apical-basal cell length. Finally, we demonstrate that a decrease in Rho1 or MRLC activity rescues the shortening of cells with compromised Dpp signaling. Our results identify cell-autonomous roles for Dpp and Wingless signaling in promoting and maintaining the elongated columnar shape of wing disc cells. Furthermore, they suggest that Dpp and Wingless signaling control cell shape by regulating the actin-MyosinII/E-cadherin network. / Morphogenese in Tieren wird in hohem Maße von konzertierten Zellformveränderungen einzelner Zellen bewirkt. Es ist jedoch noch nicht hinreichend verstanden, wie Zellformveränderungen in sich entwickelnden Tieren reguliert und koordiniert werden. Hier zeigen wir, dass die zwei zueinander senkrecht stehenden Signalgradienten der Morphogene Dpp, eines TGF-β Homologs, und Wingless, eines Mitglieds der Wnt Familie, im sich entwickelnden Drosophila-Flügel Gewebe-Homöostase aufrechterhalten und Zellformveränderungen kontrollieren. Klone von Zellen, denen Dpp oder Wingless Signalaktivität fehlt, invaginieren von ihrer apikalen Seite her, verkürzen sich in apiko-basaler Richtung und extruieren im Folgenden auf der basalen Seite des Epithels, ohne es zu zerstören. Während der frühen Larvalentwicklung korreliert das Anschalten der Dpp und Wingless Signale mit der Zellformveränderung der Flügelscheibenzellen von kuboidal zu kolumnar. Gradienten in der apiko-basalen Länge von kolumnaren Zellen korrelieren während der späten Larvalentwicklung mit den Gradienten der Dpp und Wingless Signalaktivitäten. Zellen, die hohe Werte an Dpp und Wingless Signalen empfangen, sind am meisten elongiert und apikal konstringiert. Niedrige Werte von Dpp und Wingless Signalen korrelieren mit kürzerer und apikal weiterer Zellmorphologie. Dpp und Wingless Signale werden zellautonom gebraucht für die Aufrechterhaltung der elongierten Zellform von späten larvalen Flügelscheibenzellen. Die Überaktivierung dieser Signalwege führt zu vorzeitiger Zellverlängerung während der frühen Larvalentwicklung. Diese morphogenetischen Antworten auf Dpp und Wingless benötigen die Transkriptionsfaktor-Komplexe Mad beziehungsweise Tcf/β-catenin, was darauf hindeutet, dass sie durch Änderungen in der Genexpression vermittelt werden. Die morphogenetische Funktion von Wingless wird teilweise durch eines seiner Zielgene, Vestigial, vermittelt. Wingless Signale fördern die Anreicherung von E-cadherin an den Adherensverbindungen. Wir zeigen hier, dass E-cadherin gebraucht wird, um apiko-basale Zelllänge aufrechtzuerhalten. Dpp Signale kontrollieren die subzelluläre Verteilung der Aktivitäten der kleinen GTPase Rho1 und der regulatorischen leichten Kette von nicht-muskulärem Myosin II (MRLC). Eine Änderung in der Rho1 oder MRLC Aktivität hat weitreichende Auswirkungen auf die apiko-basale Zelllänge. Schließlich zeigen wir noch, dass eine Verringerung der Rho1 oder MRLC Aktivitäten die Zellverkürzung von Dpp-Signal kompromittierten Zellen rettet. Unsere Resultate identifizieren zellautonome Rollen für Dpp und Wingless Signale in der Förderung und Aufrechterhaltung der elongierten kolumnaren Zellform von Flügelimaginalscheibenzellen. Darüber hinaus suggerieren sie, dass Dpp und Wingless Signale die Zellform durch die Regulierung des Aktin-MyosinII/E-cadherin-Netzwerks kontrollieren.

Animal morphogenesis is largely driven by concerted changes in the shape of individual cells. However, how cell shape changes are regulated and coordinated in developing animals is not well understood. Here we show that the two perpendicular signaling gradients of the morphogens Dpp, a TGF-β homologue, and Wingless, a Wnt family member, maintain tissue homoeostasis and control cell shape changes in the developing Drosophila wing. Clones of cells lacking Dpp or Wingless signaling invaginate apically, shorten apico-basally and subsequently extrude basally without disruption of the epithelium. During early larval development, the onset of Dpp and Wingless signaling correlates with the cuboidal-to-columnar cell shape transition of wing disc cells. Gradients in apical-basal length of columnar cells correlate during late larval development with the gradients of Dpp and Wingless signaling activities. Cells receiving high levels of Dpp and Wingless signaling are most elongated and apically constricted. Low levels of Dpp and Wingless signaling correlate with a shorter and apically wider cell morphology. Dpp and Wingless signaling is cell-autonomously required for maintaining the elongated columnar cell shape of late larval wing disc cells. Overactivation of these pathways results in precocious cell elongation during early larval development. These morphogenetic responses to Dpp and Wingless require the transcription factor complexes Mad and Tcf/β-catenin, respectively, indicating that they are mediated by changes in gene expression. The morphogenetic function of Wingless is in part mediated by one of its target genes, the transcription factor Vestigial. Wingless signaling promotes an enrichment of E-cadherin at the adherens junctions, and we show that E-cadherin is required to maintain apical-basal cell length. Dpp signaling controls the subcellular distribution of the activities of the small GTPase Rho1 and the regulatory light chain of non-muscle myosin II (MRLC). Alteration of Rho1 or MRLC activity has a profound effect on apical-basal cell length. Finally, we demonstrate that a decrease in Rho1 or MRLC activity rescues the shortening of cells with compromised Dpp signaling. Our results identify cell-autonomous roles for Dpp and Wingless signaling in promoting and maintaining the elongated columnar shape of wing disc cells. Furthermore, they suggest that Dpp and Wingless signaling control cell shape by regulating the actin-MyosinII/E-cadherin network. / Morphogenese in Tieren wird in hohem Maße von konzertierten Zellformveränderungen einzelner Zellen bewirkt. Es ist jedoch noch nicht hinreichend verstanden, wie Zellformveränderungen in sich entwickelnden Tieren reguliert und koordiniert werden. Hier zeigen wir, dass die zwei zueinander senkrecht stehenden Signalgradienten der Morphogene Dpp, eines TGF-β Homologs, und Wingless, eines Mitglieds der Wnt Familie, im sich entwickelnden Drosophila-Flügel Gewebe-Homöostase aufrechterhalten und Zellformveränderungen kontrollieren. Klone von Zellen, denen Dpp oder Wingless Signalaktivität fehlt, invaginieren von ihrer apikalen Seite her, verkürzen sich in apiko-basaler Richtung und extruieren im Folgenden auf der basalen Seite des Epithels, ohne es zu zerstören. Während der frühen Larvalentwicklung korreliert das Anschalten der Dpp und Wingless Signale mit der Zellformveränderung der Flügelscheibenzellen von kuboidal zu kolumnar. Gradienten in der apiko-basalen Länge von kolumnaren Zellen korrelieren während der späten Larvalentwicklung mit den Gradienten der Dpp und Wingless Signalaktivitäten. Zellen, die hohe Werte an Dpp und Wingless Signalen empfangen, sind am meisten elongiert und apikal konstringiert. Niedrige Werte von Dpp und Wingless Signalen korrelieren mit kürzerer und apikal weiterer Zellmorphologie. Dpp und Wingless Signale werden zellautonom gebraucht für die Aufrechterhaltung der elongierten Zellform von späten larvalen Flügelscheibenzellen. Die Überaktivierung dieser Signalwege führt zu vorzeitiger Zellverlängerung während der frühen Larvalentwicklung. Diese morphogenetischen Antworten auf Dpp und Wingless benötigen die Transkriptionsfaktor-Komplexe Mad beziehungsweise Tcf/β-catenin, was darauf hindeutet, dass sie durch Änderungen in der Genexpression vermittelt werden. Die morphogenetische Funktion von Wingless wird teilweise durch eines seiner Zielgene, Vestigial, vermittelt. Wingless Signale fördern die Anreicherung von E-cadherin an den Adherensverbindungen. Wir zeigen hier, dass E-cadherin gebraucht wird, um apiko-basale Zelllänge aufrechtzuerhalten. Dpp Signale kontrollieren die subzelluläre Verteilung der Aktivitäten der kleinen GTPase Rho1 und der regulatorischen leichten Kette von nicht-muskulärem Myosin II (MRLC). Eine Änderung in der Rho1 oder MRLC Aktivität hat weitreichende Auswirkungen auf die apiko-basale Zelllänge. Schließlich zeigen wir noch, dass eine Verringerung der Rho1 oder MRLC Aktivitäten die Zellverkürzung von Dpp-Signal kompromittierten Zellen rettet. Unsere Resultate identifizieren zellautonome Rollen für Dpp und Wingless Signale in der Förderung und Aufrechterhaltung der elongierten kolumnaren Zellform von Flügelimaginalscheibenzellen. Darüber hinaus suggerieren sie, dass Dpp und Wingless Signale die Zellform durch die Regulierung des Aktin-MyosinII/E-cadherin-Netzwerks kontrollieren.

Im Januar 2015 wurde auf Antrag der Fraktionen von CDU und SPD im Sächsischen Landtag ein Beschluss zur Erstellung einer Studie zur Situation der Studierenden und Mitarbeiter an den sächsischen Einrichtungen der Hochschulbildung gefasst. (Sächsischer Landtag, 6. Wahlperiode; Drucksache 6/729) Diese Studie soll die gegenwärtige Situation analysieren und Empfehlungen dazu erarbeiten, wie die Maximen einer inklusiven Hochschule erreicht werden können. Redaktionsschluss: 01.07.2016

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