Ziel dieser Arbeit war es, sowohl die Auswirkungen einer veränderten Selenversorgung über die Nahrung als auch die Rolle des zentralen Transport- und Speicherproteins für Selen (Selenoprotein P, SepP) auf die intestinale Tumorigenese tierexperimentell zu untersuchen. Eine gestörte SepP-Expression, führte zur Ausbildung größerer Tumore. Durch eine Steigerung der Selenversorgung über die Nahrung eine signifikante Reduktion von Tumoranzahl und Gesamttumorfläche erzielt werden. Hierzu wurde den Tieren ab Tag 21 das Vierfache der empfohlenen Tagesdosis (RDA) für Selen verabreicht. Die Ergebnisse zeigten zudem, dass die Auswirkungen einer verminderten SepP-Expression durch eine nutritive Se-Supplementation kompensiert werden können. Der Verlust eines SepP-Allels war mit einer gesteigerten Infiltration von Mastzellen ins Tumorgewebe und höheren Il6-Spiegeln im Serum assoziiert. Auch waren die Tumore dieser Versuchsgruppen schlechter differenziert. Diese Resultate weisen auf eine modulatorische Wirkung von SepP auf die krebsbedingte Immunantwort hin und unterstreichen eine zentrale Rolle dieses Selenoproteins in Bezug auf anti-kanzerogene Wirkmechanismen von Selen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen somit erstmals die Abhängigkeit protektiver Selen-vermittelter Effekte von einer optimalen SepP-Expression und die präventiven Fähigkeiten einer gesteigerten Selenzufuhr zur Kompensation eines nachteiligen Genotyps. Somit können gerade Menschen, die z.B. aufgrund ihrer genetischen Prädisposition ein erhöhtes Darmkrebsrisiko aufweisen von einer gesteigerten präventiven Supplementation profitieren. Dennoch zeigen Vorarbeiten und die Ergebnisse zu den transgenen Versuchstieren, dass es gerade in Bezug auf eine therapeutische Anwendung unabdingbar ist, ein wachstumsförderndes Potential einer solchen Intervention nach erfolgter Tumorinitiation auszuschließen. Hierzu muss in weitergehenden Studien noch eine geeignete Strategie entwickelt und getestet werden. / The aim of this work was to evaluate to which extend the gene expression of the central transport and storage protein for selenium (Selenoprotein P, SepP) is required to mediate health promoting effects and if these effects can be modulated by selenium supplementation. SepP+/--mice were crossed with Apcmin/+-mice to elucidate the potential disadvantage of a decreased SepP-expression. A third mouse strain, expressing human SEPP in liver, was used to study the beneficial effects of additional circulating human SEPP. Two diets with different selenium content were used to obtain better insights into how SepP-expression influences intestinal tumorigenesis. The loss of one SepP-allele resulted in the development of larger tumors. Overall tumor-count and -area could be reduced by increasing nutritional selenium concentrations. Increased tumorigenesis could thus be compensated for raising nutritional Se concentrations. Interestingly, the additional expression of human SEPP did not elicit any cancer-preventive action. An increased number of mast cells was found in tumorous tissue of SepP+/--mice. This was accompanied by a lower differentiation state and higher Il6 concentrations in serum of heterozygous mice. The results indicate that the SepP genotype is modulating the immune response and highlight the central role of SepP in mediating the anti-cancerogenic effects of Se. We are the first to show that protective effects of Se are related to the expression of SepP and that the negative outcome of a reduced expression can be alleviated by raising nutritional Se supply. Individuals with a higher risk for colorectal cancer may thus benefit from supplementation strategies. Nevertheless the data obtained from transgenic mice and the results of previous studies indicate that therapeutic administration of Se should be handled with care. Especially the potential danger of supplemental Se promoting tumor growth in advanced stages should be addressed in further investigations.

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Darmkrebs ist ein weit verbreitetes Leiden, das durch erworbene, überwiegend sequenzielle Mutationen in einer kleinen Zahl Onkogene verursacht wird. Diese beeinflussen die zelluläre Signalübertragung. Um Auftreten und Progression kolorektaler Karzinome zu verstehen, müssen daher Transkriptome, Phosphoproteome und phänotypische Proteinmarker individueller Zellen berücksichtigt werden. Die Einzelzell-RNS-Sequenzierung bietet die erste dieser Fähigkeiten, während Techniken zur Messung von Proteinen auf Einzelzellebene noch wenig verbreitet sind. Hauptziel meiner Forschung war es, Massenzytometrie für Darmkrebsmodelle anzupassen und so Studien intrazellulärer Signalnetzwerke zu ermöglichen. Auf Basis etablierter Protokolle habe ich eine Methodologie entwickelt, mit der sich epitheliale Zellkulturen untersuchen lassen. Außerdem habe ich Best Practices für die Analyse von Massenzytometriedaten aufgestellt. So konnte ich zeigen, dass die Aktivierung des ERK-Signalwegs in KRAS-aktivierten Dünndarmorganoiden transgener Mäuse graduell unterschiedlich ist. Bei Aktivierung von BRAF, dem direkten Aktivierungsziel von KRAS, geht diese Eigenschaft verloren. Ich habe Statistik angewendet, um Zelltypeigenschaften aus dem Massenzytometrie-Datensatz zu extrahieren. So konnte ich zeigen, dass onkogenes KRAS zwar nicht den ERK-Signalweg signifikant aktiviert, aber die gesamte Zellpopulation in Richtung eines Stammzellphänotyps verschiebt. Mithilfe einer Serie von sequenziell CRISPR-mutierten humanen Kolonorganoiden untersuchte ich anschließend, wie sich Signalaktivität und Zellphänotypen in Abhängigkeit einzelner Onkogene der Darmkrebsentwicklung verändern. Auf Basis des intestinalen Kryptenmarkers EphB2 definierte ich dafür eine Pseudo-Differenzierungsachse. Meine Ergebnisse zeigen, dass sich die gesamte Zellpopulation während der Darmkrebsentstehung zwar in Richtung Stammzelligkeit verschiebt, diese Progression jedoch nicht durch jedes Onkogen gleichermaßen vorangetrieben wird. / Colorectal cancer (CRC) is a widespread disease caused by acquired, predominantly sequential, mutations in a limited set of oncogenes. They in turn influence cellular signalling and enable clonal advantages of tumour cells over their surrounding stroma. To understand the emergence and progression of CRC it is therefore crucial to assess transcriptomes, phospho-proteomes, and phenotype protein markers of individual cells. Single-cell RNA sequencing already enables the foremost of these capabilities while single-cell (phospho)-proteomic techniques are not yet widely established. Primary goal of my research was adapting mass cytometry (MC) for 2D and 3D CRC model systems and characterising cell signalling as well as phenotype changes in intestinal 3D organoids during CRC progression. Based on established MC protocols I devised a methodology suited for measuring epithelial cell cultures and also best practices for data analysis. With this set of tools I could show that ERK signalling is graded in KRAS-activated mouse small intestinal organoids, but not when KRAS downstream target BRAF is mutated active. I used principal component analysis (PCA) and k-means clustering to extract cell-type information from the MC dataset and could show that while oncogenic KRAS does not significantly change downstream ERK signalling, it globally shifts cells towards a crypt-like phenotype. Using a series of sequentially CRISPR-mutated human colon organoids I then investigated how signalling and cell phenotypes change in response to each newly acquired oncogene of the canonical CRC progression. Based on intestinal crypt-to-villus marker EphB2, I defined a pseudo-differentiation axis. My findings showed that, although cells generally shift towards a stem-like cell phenotype during CRC progression, this shift is not continuous.

Störungen der zirkadianen Uhr beeinflussen zelluläre Prozesse wie Transkription, Zellzyklus und Stoffwechsel und können Tumorentstehung fördern. Unsere Studien untersuchten die Auswirkungen solcher Störungen auf die Krebsentwicklung durch Herunterregulation oder Ausschalten von Kern-Uhrgenen wie BMAL1 (ARNTL), PER2 oder NR1D1. Wir verwendeten in vitro- und in vivo-Modellen mit Darmkrebszelllinien HCT116, SW480 und SW620. Diese Manipulationen veränderten die zirkadiane Expression von MYC, WEE1 und TP53 (wichtig für Zellzyklus und Apoptose) sowie MACC1 (verbunden mit epithelial-mesenchymaler Transition und Metastasierung). Diese Veränderungen beeinflussen Zellproliferation, Apoptose, Migration und Invasion. Das Ausschalten von NR1D1 verringerte die Zellbeweglichkeit in vitro und reduzierte die Mikrometastasenbildung in vivo, begleitet von geänderten SNAI1 und CD44-Expressionen. MACC1 wird in HCT116-Wildtypzellen zirkadian exprimiert, was nach dem Ausschalten der Kern-Uhrgene gestört war. Wir identifizierten außerdem eine MACC1-NR1D1-Protein-Interaktion, die eine neue Regulierungsachse bei der Darmkrebsprogression darstellt. Unsere Daten zeigen, dass MACC1-Modulation den zirkadianen Phänotyp und Krebsfortschritt beeinflusst. MACC1-Knockout reduzierte die BMAL1-Oszillationsperiode, während seine Überexpression den gegenteiligen Effekt hatte. Dieses Zusammenspiel unterstreicht die Komplexität der Mechanismen bei Darmkrebs und die Rolle der zirkadianen Uhr bei der Metastasierung. Unsere Ergebnisse heben die Rolle von Kern-Uhrgenen bei Krebsprozessen wie Migration und Invasion hervor und bieten Einblicke in das MACC1-zirkadiane Uhr-Zusammenspiel in Darmkrebs. Zukünftige Forschungen könnten chronotherapeutische Strategien entwickeln, um Krebsbehandlungen zu personalisieren und zu verbessern. / Disruptions of the circadian clock affect cellular processes like transcription, cell cycle, and metabolism, potentially triggering tumorigenesis. Our studies examined the effects of these disruptions on cancer by downregulating or knocking out core-clock genes BMAL1 (ARNTL), PER2, or NR1D1. For this, we used in vitro and in vivo models with colorectal cancer (CRC) cell lines HCT116, SW480, and SW620. Core-clock gene manipulations altered circadian expression of MYC, WEE1, TP53 (involved in cell cycle and apoptosis), and MACC1 (linked to epithelial-mesenchymal transition and metastasis formation), affecting proliferation, apoptosis, migration, and invasion. NR1D1 knockdown reduced cell motility in vitro and decreased micrometastasis formation in vivo, with altered SNAI1 and CD44 expression. Furthermore, we showed that MACC1 is circadian expressed in HCT116 wild-type cells, and that its rhythmic expression is disrupted after core-clock gene knockout. We also found MACC1-NR1D1 protein-protien interactions, suggesting a new regulatory axis in CRC progression. Our data show MACC1 modulation impacts the circadian clock phenotype and cancer progression. Remarkably, MACC1 knockout reduced BMAL1 promoter oscillation period, while its overexpression had the opposite effect. This interplay highlights the circadian clock complexity and its role in CRC metastasis. Our findings underscore vital roles for core-clock genes in cancer processes like migration and invasion, providing insights into MACC1-circadian clock interplay in CRC. Future research may develop chronotherapeutic strategies for more personalized and effective treatments.

Genetisch bedingte Veränderungen im Wnt-Signalweg sind in der Tumorigenese des Darms von zentraler Bedeutung. Mutationen des Wnt-Effektormoleküls β-Catenin in den adulten Stammzellen des Darmepithels führen zu unkontrollierter Proliferation und Expansion der Darmstammzellen und initiieren die Tumorentstehung. Auch in fortgeschrittenen Darmtumoren unterstützt die Wnt-Signalgebung maßgeblich das Tumorwachstum und den Erhalt von Tumorstammzellen. Nach erfolgreicher chemotherapeutischer Behandlung treten oftmals Tumorrezidive auf, für deren Entstehung therapieresistente Tumorstammzellen verantwortlich gemacht werden. Trotz intensiver Forschung fehlen in der Darmkrebstherapie nach wie vor Behandlungsansätze zur gezielten Therapie der Tumorstammzellen. Ziel dieser Dissertation ist es, unser Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen in Kolonkarzinomen zu erweitern und die Entwicklung rationaler Behandlungsstrategien zu fördern. Ich konnte die Histonmethyltransferase Mll1 als entscheidenden Faktor in der epigenetischen Regulation humaner und muriner Darmkrebsstammzellen und -tumore identifizieren. Humane Kolonkarzinome weisen eine erhöhte Mll1-Expression auf, die mit dem Level an nukleärem β-Catenin korreliert. Im adulten Darmepithel ist Mll1 insbesondere in den Lgr5+ Stammzellen exprimiert und maßgeblich an der Wnt/β-Catenin-induzierten Stammzellexpansion sowie der Tumorentstehung beteiligt. Der konditionelle Verlust von Mll1 im murinen Darmkrebsmodell verhindert die β-Catenin-induzierte Tumorigenese. Mll1 unterstützt die Selbsterneuerungsfähigkeit und Proliferation der Tumorstammzellen, indem es die Expression von essentiellen Stammzellgenen wie dem Wnt-abhängigen Stammzellmarker Lgr5 aufrechterhält. Eine Inhibition der Mll1-Funktion in der Darmkrebstherapie kann eine gezielte Eliminierung der Tumorstammzellen ermöglichen, wodurch das fortschreitende Tumorwachstum unterbunden und die Bildung von Rezidiven verhindert werden kann. / Genetic mutations inducing aberrant activity of Wnt signalling are causative for intestinal tumorigenesis. Mutations of the Wnt effector molecule β-catenin in adult stem cells of the intestinal epithelium drive uncontrolled proliferation, expand the stem cell pool and initiate tumor formation. In advanced tumors, aberrant Wnt signalling promotes tumor growth and maintains cancer stem cells. The cancer stem cells are highly resistant to conventional chemotherapy and frequently initiate tumor relapse after completion of treatment. Despite extensive research, we are still lacking efficient therapies for colon cancer that specifically eliminate the cancer stem cells. This dissertation aims to expand our knowledge on molecular gene regulatory mechanisms in colon cancer cells to promote the identification and future development of rational therapies for colon cancer patients. I identified the histone methyltransferase Mll1 as an epigenetic regulator in human and mouse intestinal cancer stem cells and tumors. Human colon carcinomas with nuclear β-catenin exhibit high levels of Mll1. In the adult intestinal epithelium of mice, Mll1 is highly expressed in the Lgr5+ stem cells and is a prerequisite for the oncogenic Wnt/β-catenin-mediated stem cell expansion and tumorigenesis. Conditional knockout of Mll1 in an intestinal mouse tumor model prevents the β-catenin-driven intestinal tumorigenesis. Knockdown of Mll1 impairs the self-renewal and proliferation of colon cancer sphere cultures and halts tumor growth in xenografts. Mechanistically, Mll1 sustains the expression of intestinal stem cell genes including the Wnt/β-catenin target gene Lgr5 by antagonizing gene silencing through polycomb repressive complex 2-mediated H3K27 tri-methylation. Interfering with Mll1 function can efficiently eliminate colon cancer stem cells, and has potential as a rational therapy for colon cancer.

Darmkrebszellen und T-Zellen regulieren ihren zentralen Kohlenstoffmetabolismus um ihren anabolen Bedarf zu erfüllen. Tumorzellen mit einer KRAS- oder BRAF-Mutation zeigen ein schnelles Wachstum, welches eine Umprogrammierung des Metabolismus vor aussetzt. Der mitochondriale T-Zellen-Aktivierungsinhibitor (TCAIM) ist bekannt dafür die mitochondriale Zellstruktur zu beeinflussen. Der Einfluss auf den Metabolismus nicht klar. In dieser Arbeit präsentiere ich erstmalig ein mathematische Model des zentralen Kohlen stoffmetabolismus in Darmkrebszellen und T-Zellen. Mithilfe dieses Modells analysiere ich, wie sich die Regulation in ähnlichen Zelllinien unterscheidet. In Bezug auf die Darm krebszellen vergleiche ich BRAF-(CaCO2-BRAFV600E), KRAS-(CaCO2-KRASG12V) mu tierte Zelllinien mit einer Basiszelllinie (CaCO2-control) und zeige, dass der Kohlenstoff metabolismus in BRAF-mutierten Zellen im Vergleich zu den beiden übrigen Zelllinien herabreguliert ist. Das Modell bestätigt außerdem, dass der Monocarboxylattransporter (MCT) in den Darmkrebszellen eine wichtige Rolle, insbesondere in den KRAS mu tierten Zellen, spielt. In T-Zellen zeigt der Vergleich von Wildtypzellen (CD8 T-Zellen) mit TCAIM homozygoten Zellen (TCAIM homozygote CD8 T-Zellen), dass der Kohlen stoffmetabolismus in zweiteren überwiegend herabreguliert und weniger aktiv ist. Diesen Effekt konnte ich durch die Analyse von RNASeq-Daten der jeweiligen Zelltypen bestä- tigen. Des Weiteren stelle ich fest, dass sich der Tricarbonsäurezyklus umkehrt, wenn durch die Glykolyse nicht ausreichend Laktat exportiert und die Biomasseproduktion unterstützt werden kann. Meine Arbeit stellt damit insgesamt einen neuartigen Ansatz zur Integration von Meta bolomik und RNAseq Daten dar, um die Regulation des zentralen Kohlenstoffmetabo lismus zu verstehen. / Colon cancer cells and T cells regulate central carbon metabolism to meet their anabolic needs. In KRAS and BRAF tumors, metabolic reprogramming is a premise to support rapid proliferation. In T cells, the mitochondrial T cell activation inhibitor (TCAIM) is known to affect mitochondrial morphology but its effect on cellular metabolism is not well understood. Via mathematical modelling, I investigate the differential regulation of closely related cell lines. I present the first mathematical model for colon cancer and T cell metabolism, unraveling differential regulation between related cell lines. The model shows that CaCO2-BRAFV600Ecells are mostly downregulated compared to CaCO2-KRASG12Vand CaCO2-control. Additionally, it demonstrates the critical role of monocarboxylate transporter (MCT), especially for CaCO2-KRASG12V. Concerning T cells, I compare wild-type T cells to homozygous TCAIM T cells. This unveils that TCAIM homozygous cells have a mostly downregulated TCA cycle, validated by RNASeq data, and are less metabolically active than wild-type T cells. Furthermore, if the glycolytic flux is not sufficient to support lactate export and biomass production, the model reveals that the TCA cycle is reversed as it requires less regulation. Taken together, this work presents a novel approach to integrate data referring to metabolic and genetic regulation of metabolism. On this basis, we can now better discriminate the metabolic capacity of CaCO2-control, CaCO2-BRAFV600E, CaCO2-KRASG12V, wildtype CD8 T cells, and homozygous TCAIM CD8 T cells.

Das Glykoprotein A33 (GPA33) ist ein aussichtsreiches Antigen für eine zielgerichtete Therapie, da es vorwiegend in Darmepithelien und Darmkrebs vorkommt. Klinische Studien zu GPA33-gerichteten Antikörpertherapien haben aber festgelegte Ansprechraten nicht erreicht. Zur Untersuchung der geringen Wirksamkeit und Verbesserung der Therapien habe ich GPA33-Expression in Darmkrebs untersucht, mit GPA33-Regulation interferiert und eine zelluläre GPA33-gerichtete Therapiealternative entwickelt. Mithilfe von Immunhistochemie und Immunfluoreszenz in zwei Kolorektalkarzinom-Kohorten entdeckte ich Heterogenität in der GPA33-Expression. Ich fand eine inverse Korrelation zwischen hoher GPA33-Expression und Metastasierung sowie einen konsistenten GPA33-Expressionsphänotyp im Primärtumor und Fernmetastasen. GPA33-positive Zellen waren zentral lokalisiert und hatten geringe WNT-Aktivität. GPA33-negative Zellen an der invasiven Front wiesen erhöhte WNT-Aktivität auf. Zur Untersuchung der Verbindung zwischen Zellsignalwegen und GPA33-Expression griff ich in onkogene Signalwege und Transkriptionsfaktoren ein. Meine Ergebnisse zeigten eine CDX1-abhängige transkriptionelle Regulierung der GPA33-Expression und eine inverse Korrelation mit dem WNT-Signalweg in vitro. Die Herunterregulierung der WNT-Aktivität erhöhte GPA33-Expression in vitro und in GPA33-negativen Tumorzellsubpopulationen in Xenotransplantaten. Schließlich entwickelte ich GPA33-CAR-T-Zellen und untersuchte ihre Anti-Tumor-Aktivität. GPA33-CAR T-Zellen wurden als Reaktion auf GPA33-positive Darmkrebszellen aktiviert und reduzierten das Tumorwachstum in Mäusen. Zusammenfassend identifiziert diese Studie intratumorale Heterogenität als Ursache für die geringe Wirksamkeit GPA33-gerichteter Therapie und zeigt, dass diese Therapie durch WNT-Inhibition verbessert werden könnte. Zudem liefere ich präklinische Beweise für den Einsatz einer GPA33-gerichteten Immuntherapie gegen Darmkrebs. / The cell surface Glycoprotein A33 (GPA33) is a promising antigen for targeted therapy, predominantly expressed in intestinal epithelia and colorectal cancer. Prior clinical trials with GPA33-targeted antibodies have not achieved desired response rates. To investigate low efficacy and improve therapies, I explored GPA33 expression, interfered with GPA33-regulatory mechanisms, and developed a cellular GPA33-targeted therapy alternative. Using immunohistochemistry and immunofluorescence on two colorectal cancer cohorts, I discovered heterogeneity in GPA33 expression. I found an inverse correlation of high GPA33 expression with progressive disease and consistent GPA33 expression in primary tumor and distant metastasis. GPA33-positive cells were centrally localized with low WNT activity, whereas GPA33-negative cells were at the invasive front with elevated WNT signaling. To understand the functional link between cell signaling networks and GPA33 expression, I interfered with oncogenic signaling pathways and transcription factors. My findings revealed CDX1-dependent transcriptional regulation of GPA33 and an inverse correlation with WNT signaling in vitro. Downregulation of WNT activity increased GPA33 expression in vitro and in GPA33-negative tumor cell subpopulations in subcutaneous xenograft models. Finally, I developed GPA33-CAR T cells and assessed their anti-tumor activity using flow cytometry, ELISA, live-cell imaging, and adoptive transfer. GPA33-CAR T cells were activated in response to GPA33-positive colorectal cancer cells and reduced xenograft growth in tumor-bearing mice. In conclusion, this study identifies intratumoral heterogeneity as a potential cause for low treatment efficacy and demonstrates that GPA33-targeted therapy could be enhanced by simultaneous WNT inhibition to boost GPA33 expression in colorectal cancer cells. Additionally, I provide preclinical evidence supporting the use of cellular immunotherapy to target GPA33 in colorectal cancer.

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Metastasis Associated in Colon Cancer 1 (MACC1) ist ein prognostischer und prädiktiver Biomarker für Tumorprogression und Fernmetastasierung von Darmkrebs. Der exponentielle Anstieg der MACC1-verbundenen Publikationen seit dessen Entdeckung im Jahr 2009 verdeutlicht Mitwirkung von MACC1 am Krankheitsfortschritt vieler solider Tumore. Dies umfasst sich nicht nur die erhöhte Tumorinvasion und Metastasierung, sondern ebenso erhöhte Tumorangiogenese, dessen Stammzellfähigkeit und die Vermeidung von Apoptose. Obwohl unsere Forschungsarbeiten in den letzten Jahren neue Erkenntnisse über die Auswirkung von MACC1 in der Tumorprogression brachten, ist über dessen Proteinstruktur und der damit verbundenen Funktion in physiologischen Prozessen wenig bekannt. In dieser Arbeit wird zum ersten Mal die Rolle von MACC1 in der Clathrin-abhängigen Endozytose (CME) untersucht. Nach massenspektrometrischer Analyse des MACC1-Interaktoms wurde die Proteinbindung von MACC1 und den CME-verbundenen Faktoren CLTC, DNM2 und AP-2α, bzw. dem CME-Cargo TfR experimentell bestätigt. Davon ausgehend wurde der Endozytoseweg von TfR und MACC1-abhängige Änderungen in dessen Oberflächenverteilung, Internalisierung, Recycling und Proteinabbau mittels neu etablierter Methoden untersucht und ergab einen deutlichen Einfluss von MACC1 auf die Internalisierung und das Recycling von TfR. Daraufhin wurden durch Sequenzanalyse der MACC1-Proteinstruktur vorhergesagte N-terminale Interaktionsbereiche mit CME-Faktoren betrachtet, die eine Clathrin-Box sowie NPF- bzw. DPF-Motive umfassen. Deletionsvarianten von MACC1 wurden zunächst auf ihre Interaktionsfähigkeit mit CLTC, DNM2 und TfR getestet, deren subzelluläre Lokalisation bestimmt, sowie deren Einfluss auf den Endozytoseweg von TfR geprüft. Das erhöhte Recycling von TfR in Abhängigkeit von MACC1 wurde für EGFR als wichtigen Vertreter von krebsrelevanten Rezeptor-Tyrosinkinasen überprüft. Die Analyse des TfR-EGFR gekoppelten frühen Endozytosewegs ergab eine erhöhte Recyclingrate des Rezeptors in verschiedenen MACC1-überexprimierenden Zelllinien. Um den Einfluss der N-terminalen Interaktionsbereiche von MACC1 auf den Endozytoseweg von EGFR zu verstehen, wurden die MACC1-Deletionsvarianten nicht nur auf Änderungen im Verlauf der EGFR-Endozytose geprüft, sondern ebenfalls auf die Aktivierung des Rezeptors sowie nachgelagerter Signaltransduktoren wie PI3K/AKT und ERK1/2. Die Wichtigkeit der Interaktionsbereiche von MACC1 wurde durch eine Analyse der EGF-induzierten Zellproliferation bestätigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die die Rolle von MACC1 in der Endozytose beschreiben, erweitern die Interventionsmöglichkeiten gegenüber der Fernmetastasierung solider Tumore und könnten helfen, das Überleben betroffener Patienten zu verlängern. / Metastasis Associated in Colon Cancer 1 (MACC1) is a newly discovered prognostic and predictive biomarker associated with tumor progression and metastasis development. Since our first report concerning MACC1 in 2009, MACC1-related research has been exponentially increasing. At present, MACC1 involvement in the progression of many cancer types has become increasingly clear. MACC1 does not only promote invasion and metastasis formation, but it also induces angiogenesis, stemness and prevents apoptosis. Although in the last years our research concerning MACC1 gained new insights into cancer progression, little is known about its structural role and functions in physiological processes. In this thesis, I will address for the first time the role of MACC1 during CME (clathrin-mediated endocytosis). Importantly, MACC1’s role in CME was first suggested by interactome analysis. Thus, MACC1’s CME interactors (CLTC, DNM2, AP2α and TfR), were first identified and validated. In addition, MACC1’s impact on TfR endocytic traffic was addressed by studying its effect on surface distribution, uptake, recycling and degradation of the receptor with pioneering and newly established methods. As a result of this research, MACC1 shows a clear impact on TfR internalization and recycling. Thus, the present work dissects the MACC1 protein structure containing predicted CME domains such as clathrin box, NPFs and DPF. By deleting these domains, first the impact on the binding between MACC1 and CLTC, DNM2 and TfR were analyzed. Also, we characterized the distribution of MACC1 in the cell depending on the presence of its CME domains, and then I addressed their specific impact during TfR endocytic traffic. After we elucidated the MACC1-dependent increase in TfR recycling, we compared its newly discovered function during EGFR endocytic traffic. By analyzing TfR -EGFR coupled early endocytic traffic during EGF-stimulated internalization in MACC1 overexpressing cell lines, we discovered that MACC1 promotes faster recycling of EGFR to PM, in two different cell lines. In order to understand the MACC1 CME domains impact on EGFR endocytic traffic, we dissected not only EGFR endocytic fate in MACC1 CME mutant cell lines but also the impact on EGFR trans-activation after EGF-stimulated internalization and downstream signaling, in particular, AKT and ERK1/2. To conclude with functional analysis, we also addressed MACC1 CME domains impact on cell proliferation revealing that CME domains integrity is important for efficient cell proliferation. The present work sheds new light on MACC1’s role during endocytosis, opening a possibility of intervention on metastasis development in CRC to improve the survival of patients.