Der Transfer von Chromosom 17 in die menschliche Mammakarzinomzellinie CAL 51 hatte zu einer Reversion des malignen Phänotyps geführt. Aufbauend auf diese Versuche wurde die Genexpression von CAL 51 Zellen versus CAL 17/5 Revertantenzellen mit der "differential display" Methode ana lysiert. Mit dem "differential display" Verfahren konnten 177 differentielle RT-PCR Produkte identifiziert, ausgeschnitten, eluiert und reamplifiziert werden. Ein Vergleich der Sequenzen mit den internationalen Datenbanken ergab: 46% der untersuchten PCR Produkte wiesen keine Homologie zu bekannten Genen auf, 16% zeigten eine hohe Homologie zu EST Sequenzen und cDNA Klonen (unbekannter Gene), 19% eine hohe Homologie zu mitochondrialer DNA und 19% wiesen eine hohe Homologie zu bekannten Genen auf. Die Northern Analyse von 40 ausgewählten Reamplifikaten bestätigte die differentielle Expression in etwa 1/3 der Fälle. Die homologen Gene sind auf unterschiedlichen Chromosomen lokalisiert. Für einige konnte aufgrund ihrer bekannten biologischen Funktionen eine Assoziation mit der Reversion von CAL 51 Zellen vermutet werden. Dazu gehörten u.a. Apolipoprotein J, Sp17 und Profilin. Das Profilingen zeigte eine deutlich erhöhte mRNA- und Proteinexpression in den Revertantenzellen und ist auf Chromosom 17 in der transfizierten Region p13.3 lokalisiert. Profilin ist ein ubiquitäres Protein, das Bindungsstellen für G-Aktin, PIP2 und poly L-Proline besitzt. Die Transfektion von CAL 51 Zellen mit klonierter Profilin cDNA führte bei drei ausgewählten Transfektanten zu einer Suppression des neoplastischen Phänotyps. Die Profilin cDNA Transfektanten zeigten gegenüber den parentalen CAL 51 Zellen und einer Vektortransfektante (ohne Profilin cDNA Insert) ein verlangsamtes Wachstum, eine geringere Koloniebildung in Weichagar, eine differenzierte Strukturbil dung in Matrigel und eine reduzierte Tumorigenität in "nude" Mäusen. Die beobachteten Veränderungen korrelierten zumeist mit der Profilinexpression in den Transfektanten. Eine SSCP- und Sequenzanalyse des Profilingens in CAL 51 Zellen ergab drei Sequenzunterschiede gegenüber der "wildtyp" DNA: Ein homozygoter Basenaustausch in der Promoterregion (A-773G), ein homozygoter Basenaustausch in Exon 3 (C334T) (ohne Aminosäureaustausch) sowie eine heterozygote Deletion in der untranslatierten 3' Region (645delT). Die Bedeutung dieser Sequenzunterschiede ist noch unklar. Mit ersten Northern Analysen von Tumor- und Normalgeweben sowie mehreren Brustkrebszellinien wurde begonnen. Die kleine Anzahl der untersuchten Proben erlaubt noch keine Interpretation der Ergebnisse.

Der pRB/E2F-Signalweg ist ein wichtiger Schlüsselpunkt für die Wachstumskontrolle in Säugerzellen und in vielen Tumoren sind Komponenten dieses Signalweges dereguliert. Durch die Nullmutation von E2F3 in Mausembryonalen Fibroblasten (MEFs) und Mäusen konnte gezeigt werden, dass E2F3 essentiell für das zelluläre Wachstum ist und in der Maus organspezifisch sowohl als Tumorsuppressor als auch Onkogen agieren kann. Jedoch sind dafür die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht genau geklärt. Möglicherweise tragen verschiedene Signalwege, die durch den Verlust von E2F3 dereguliert werden, zu den Defekten bei. In dieser Arbeit wurde TGFbeta1, ein wichtiger Wachstumsregulator, in den E2f3-/- MEFs untersucht und es konnte zum ersten Mal eine direkte Verbindung zwischen der E2F3-Expression und der TGFbeta1-Signalwirkung gezeigt werden. Durch den Verlust von E2F3 werden Tgfb1 und die TGFbeta1-regulierten Gene PAI-1, p21, Vimentin und Fibronectin in MEFs dereprimiert. Darüber hinaus werden MEFs und humane Lungenkarzinomzellen durch den Verlust von E2F3 gegenüber TGFbeta1 sensibilisiert und reagieren verstärkt auf TGFbeta1-induzierte Genexpression und Prozesse wie Wachstumsarrest und EMT. Somit wird E2F3 nicht nur durch TGFbeta1 reguliert, sondern kann auch auf TGFbeta1 und die TGFbeta1-Signalwirkung Einfluss nehmen, was für die Tumorprogression weit reichende Auswirkung haben kann. Um die tumorsuppressiven Eigenschaften von E2F3 besser zu verstehen, wurden im zweiten Teil dieser Arbeit murine medulläre Schilddrüsentumore mit unterschiedlichem metastatischen Potential miteinander verglichen und es konnten neue E2F-Zielgene identifiziert werden. Die Untersuchung von humanen Struma nodosa-Biopsien und metastatischen medullären Schilddrüsentumoren ergab, dass die in den Mäusen gefundenen Gene künftig auch als humane Metastasemarker Verwendung finden können. / The pRB/E2F-pathway plays a key role in growth control and it is deregulated in many tumors. Previously, by analysing E2f3 deficient mouse embryonic fibroblasts (MEFs) and mice it has been shown that E2F3, a key downstream target of pRB, is essential for cellular proliferation and can act either as an oncogene or tumorsuppressor in mice depending on the organ. However, the underlying mechanism is still unclear. We suggest that specific pathways which are deregulated due to the deletion of E2F3 contribute to these defects. TGFbeta1, which is one of the most potent growth regulators for mammalian cells was analysed in E2f3-/- MEFs. In this study, we could establish a direct link between E2F3 expression and TGFbeta1 signalling. Loss of E2F3 in MEFs leads to de-repression of Tgfb1 and TGFbeta1-regulated genes like PAI-1, p21, vimentin and fibronectin. Moreover, loss of E2F3 in MEFs or in human lung carcinoma cells results in an increased sensitivity to TGFbeta1-induced gene expression and processes like growth arrest and epithelial mesenchymal transition. These data suggest that not only TGFbeta1 can act on E2F3 but also E2F3 can affect TGFbeta1 and the outcome of TGFbeta1-induced signalling. In order to understand the tumor suppressive properties of E2F3, we compared gene expression profiles of murine medullary thyroid carcinomas (MTCs) of different metastatic potential and could identify novel E2F-target genes. Analysis of human struma nodosa biopsies and human metastatic medullary thyroid tumors showed that the genes identified in the mouse model can also be used as metastasis markers in human tumors.

Einleitung Funktionsstörungen der Schulter treten mit unterschiedlicher Häufigkeit nach Neck dissection auf. Die durchgeführten Studien untersuchten den Einfluss einer Trapeziusparese und einer Schädigung des Plexus cervicalis auf die Entstehung einer Schulterfunktionsstörung. Hierzu sollten neue Methoden zur Bewertung der Aktivität des Musculus trapezius entwickelt werden. Die genauen Auswirkungen auf die Lebenssituation des Patienten waren bisher unklar. Methode Zur Bewertung der Trapeziusfunktion wurde eine simultane Oberflächenlelektromyographie und Schulterhebekraftmessung durchgeführt. In Vorversuchen erfolgte die Entwicklung des Versuchsaufbaus. Wir verwendeten eine bipolare Ableitung des oberen und unteren Trapeziusanteils und eine isometrische Schulterhebekraftmessung bei 90° Abduktion. Es wurden frequenz- und amplitudenabhängige Merkmale bei rampenförmig ansteigender Schulterhebekraft berechnet (Root Mean Square, Mean Frequency, Mean Power Frequency, Frequenzverhältnis und Turnanalyse nach Willison). Die Datenanalyse erfolgte unter LabVIEW(r). Die Funktion des Plexus cervicalis wurde anhand einer semiquantitativen Erfassung der Oberflächensensibilität festgestellt. Die Auswirkung der Schulterfunktionsstörung auf die Lebenssituation des Patienten wurde mittels des Constant Murley Scores eingeschätzt. Ergebnisse Die erste Studie beinhaltete 90 Probanden und zeigte einen statistisch signifikanten Anstieg (p / Introduction Functional shoulder disorders after neck dissection have different incidences. The following studies investigated the influence of a trapezius muscle palsy and a damage of the cervical plexus on the frequency of painful shoulder complaints. The consequences for shoulder function and for daily life activities were not yet clear. Methods For assessment of the trapezius function a simultaneous surface electromyography and force measurement were performed. We used a bipolar electrode configuration and an increasing isometric contraction in 90° arm abduction. Frequency and amplitude based parameters (Root Mean Square, Mean Frequency, Mean Power Frequency, Frequency Ratio, Turn Analysis of Willison) were computed and analysed in LabVIEW(r). The cervical plexus function was determined by semiquantitative measurement of the cutaneous sensibility. Shoulder function and restriction in daily life activities were assessed by the Constant Murley Score. Results The first group included 90 probands and showed a statistical significant (p

Eingeschränkte Apoptose trägt zur Tumorentstehung und zur Entwicklung von Chemoresistenz bei, da die Apoptose normalerweise Zellen mit genetischen Schäden oder malignem Potential eliminiert. Dieser Prozess, der bereits für viele unterschiedlichen Tumorzellen nachgewiesen wurde, limitiert häufig die Behandelbarkeit maligner Erkrankungen und ist somit ein grosses Problem in der heutigen Krebsbehandlung. Es existieren unterschiedliche Ansätze die Auslöseschwelle für die Apoptose zu vermindern, um so Chemotherapie-resistente Tumorzellen zu eliminieren. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde das anti-tumorale Potential des bispezifischen 4625 Antisense-Oligonukleotid in Kombination mit chemotherapeutischen Wirkstoffen in vitro und in vivo untersucht. Der zweite Teil beschreibt die Ergebnisse mit dem rekombinanten Ep-CAM spezifischen scFv Immunotoxin 4D5MOC-B-ETA in vitro und im Modell der Nacktmaus. Bcl-2 und Bcl-xL sind Inhibitoren der Apoptose, die von vielen malignen Tumorzellen überexprimiert werden. Das Herunterregulieren von Bcl-2 oder Bcl-xL erniedrigt die apoptotische Auslöseschwelle und Tumorzellen sterben durch programmierten Zelltod. Das 4625 Antisense Oligonukleotid richtet sich gegen eine Region hoher Homologie in der bcl-2/bcl-xL mRNA und hemmt simultan die Expression von Bcl-2 und Bcl-xL. Die durch das bispezifische 4625 Antisense gehemmte Expression von Bcl-2 und Bcl-xL in Tumorzellen unterschiedlicher Histologie zeigen die Ergebnisse der Immuno-Blots. Weiterhin führt 4625 zur dosisabhängigen Wachstumshemmung von Krebszellen bei Konzentrationen von 75-600 nM im MTT Assay. Für die Kombinationsbehandlung wurden Paclitaxel und 5-FU jeweils als Standardtherapie zur Behandlung von Brust- und kolorektalem Karzinom gewählt. Die ip. Applikation von 20mg/kg KG 4625 mit oder ohne Paclitaxel/5-FU führte zu einem verlangsamten Wachstum humaner Tumor Xenotransplantaten in Nacktmäusen, im Vergleich mit denen die mit dem Kontrolloligonukleotid 4626 mit oder ohne Chemotherapie behandelt wurden. Bcl-2 und Bcl-xL spielen unterschiedliche Rollen in der Tumorentwicklung und sind häufig heterogen in soliden Tumorgeweben exprimiert. Diese Daten zeigen, daß die moderne Antisense Technologie eine wirksame Methode zur Herunterregulierung zweier Hauptinhibitoren der Apoptose mit einem einzigen Oligonukleotid darstellt, wovon möglicherweise mehr Patienten mit malignen Erkrankungen in Zukunft profitieren könnten. Die Expression bestimmter Zelloberflächenmoleküle ist ein häufiger Prozess in vielen soliden Tumoren, was sie für eine zielgerichtete Antikörpertherapie angreifbar macht. Das epitheliale Glykoprotein-2 (Ep-CAM) wird reichlich von epithelialen Tumoren und Tumorzellinien exprimiert. Die antineoplastische Aktivität des Ep-CAM spezifischen 4D5MOC-B-ETA Immunotoxin wird im zweiten Teil dieser Arbeit beschrieben. In vitro hemmt 4D5MOC-B-ETA spezifisch die Proteinsynthese in Ep-CAM positiven Krebszellen unterschiedlichen histologischen Ursprungs ermittelt durch [H3]leucin Aufnahme und reduzierte die Überlebensrate dieser Zellen in Konzentrationen von 0.01 bis 1 pM. Ep-CAM negative Zellen wurden als negative Kontrolle genutzt und blieben durch das Immunotoxin in Konzentration bis zu 10.000 pM unversehrt, was dessen hochgradige Ep-CAM Spezifität beweist. Die tägliche Applikation von 0.01 mg 4D5MOC-B-ETA im Nacktmausmodell führte zu einem Schrumpfen der Tumor Xenotransplantate während der Behandlungszeit. Diese hohe Wirksamkeit des scFv Immunotoxin bedarf weiterer Beachtung in der zukünftigen Krebstherapie. / Impaired apoptosis contributes to cancer development and resistance towards chemotherapy, since apoptosis normally eliminates cells with damaged DNA or increased malignant potential. The increased resistance towards cell death often limits therapeutic options in the clinic and is one major problemin current tumor therapy. Different approaches, which have been described so far intend to lower the apoptotic threshold in order to eliminate chemoresistant cancer cells. In the first part of this thesis the anti-tumor potential of the bispecific 4625 oligonucleotide was investigated in combination with chemotherapeutic drugs in vitro and in vivo. The second part describes the anti tumor activity of the recombinant Ep-CAM specific scFv immunotoxin 4D5MOC-B-ETA in vitro and in nude mice. Bcl-2 and Bcl-xL are inhibitors of apoptosis frequently overexpressed in malignant tumor cells. Downregulation of either Bcl-2 or Bcl-xL lowers the apoptotic threshold and tumor cells undergo apoptosis. The 4625 antisense oligonucleotide targets a region of high homology shared by the bcl-2/bcl-xL mRNAs and simultaneously downregulates Bcl-2 and Bcl-xL. The 4625 bispecific Antisense Oligonucleotide downregulates Bcl-2 and Bcl-xL expression in cancer cell lines of diverse histological origins assessed by immuno blotting. It further leads to proliferation inhibition of cancer cells at concentrations ranging from 75-600 nM in MTT assay in a dose-dependent manner. For combination experiments Paclitaxel and 5-FU were chosen as standard therapy for the treatment of breast and colorectal cancer, respectively. The ip. application of 20 mg/kg 4625 with or without Paclitaxel/5-FU led to a growth inhibition of established human carcinomas xenografts in nude mice, relative to those treated with the 4626 control oligonucleotide with or without chemotherapy. Bcl-2 and Bcl-xL play nonredundant roles in tumor growth and are often heterogeneously expressed in solid tumor tissues. This data suggests that state-of-the-art antisense technology offers a potent approach to inhibit the expression of the two major anti-apoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-xL with one single oligonucleotide, which could make additional patients benefit from a treatment with this antisense compound. Expression of certain cell surface antigens is a common process in many solid tumors making them suitable for targeted antibody therapy. The epithelial glycoprotein-2 (Ep-CAM) is abundantly expressed on carcinomas and cancer cell lines. The anti tumor activity of the Ep-CAM specific 4D5MOC-B-ETA immunotoxin is described in the second part. In vitro 4D5MOC-B-ETA specifically inhibited protein synthesis in Ep-CAM positive cancer cells of diverse histological origin assessed by [H3]leucin incorporation and reduced cell viability with IC50 ranging from 0.01 to 1 pM. Ep-CAM negative cells were taken as control and were not harmed by the immunotoxin at concentrations up to 10.000 pM, which proves the 4D5MOC-B-ETA Ep-CAM specific potential. In athymic mice, the systemic application of 4D5MOC-B-ETA at a dose of 0.01 mg per day resulted in the regression of established tumor xenografts during the time of treatment. This highly potent anti-tumor activity of a recombinant scFv immunotxin deserves further attention for use in cancer therapy.

Das Klasse II Tumorsuppressor-Gen H-REV107-1, ist in normalen Geweben ubiquitär exprimiert, zeigt jedoch häufig Expressionsverluste, vorzugsweise in Tumoren des Brustgewebes, des Ovars und der Lunge. Das H-REV107-1 Protein wirkt in vitro und in vivo als Wachstumssuppressor. Um den Mechanismus der H-REV107-1 bedingten Wachstumshemmung zu verstehen, haben wir mit Hilfe des LexA-basierten Hefe-2-Hybrid Systems interagierende Proteine identifiziert. Diese Suche wurde mit einem H-REV107-1 Deletionskonstrukt durchgeführt, dem die Membran-bindende Domäne fehlte. Diese Analyse lieferte eine Vielzahl von potentiellen Interaktionspartnern, darunter der Retinsäure Rezeptor RARG, das Calcium-bindende Proteine S100A6, der Translations-Elongationsfaktor ETF und das weitgehend unbekannte Protein p14.5 Die Bindungen des H-REV107-1 Proteins an die beiden potentiellen Kandidaten, den Transkriptionsfactor PC4 und die regulatorische Untereinheit der Protein Phosphatase 2A (PR65), wurden genauer untersucht. Wir haben dabei einen Proteinkomplex aus H-REV107-1, PC4 und STAT1 (Signal Transducer and Activator of Transcription 1) identifiziert, der vermutlich eine Rolle in der IFNgamma - abhängigen Wachstumshemmung in Ovarialkarzinom Zellen spielt. Da sich die Expression des H-REV107-1 Gens durch IFNgamma über den Transkriptionsfaktor IRF-1 stimulieren läßt, und in verschiedenen Zelllinien sowohl zur Hemmung des Wachstums, als auch zur Apoptose führt, vermuteten wir verschiedene Mechanismen der Wachstumshemmung durch den IFNgamma-Signalweg und H-REV107-1. Weitere Analysen der H-REV107-1 - vermittelten Apoptose zeigten, daß die Interaktion zwischen H-REV107-1 und PR65 eine wichtige Rolle in diesem Prozeß spielt. Um die Proteindomäne zu identifizieren, welche für die direkte Wechselwirkung von H-REV107-1 mit PR65 verantwortlich ist, wurden H-REV107-1 Mutanten generiert und mittels Co-Immunpräzipitation getestet. Die Prolin-reiche Sequenz am N-Terminus des H-REV107-1 Proteins konnte als verantwortliche Domäne für die Interaktion bestimmt werden. Die funktionelle Analyse dieser Interaktion zeigte die Hemmung der Protein Phosphatase 2A (PP2A) Aktivität in Ovarialkarzinom Zellen durch H-REV107-1. Der Einsatz der Mutanten im Phosphatase-Aktivitätstest zeigte, daß die selbe Domäne, die die Interaktion vermittelt, auch für die Hemmung der Phosphatase 2A verantwortlich ist. Diese Fakten deuteten auf eine wichtige Rolle der Phosphatase 2A in Ovarialkarzinom Zellen hin, weil sowohl die Verwendung des PP2A Inhibitors (Okadainsäure), als auch die Transfektion der Zellen mit einem H-REV107-1 - Expressionsplasmid zur Apoptose führten. Damit konnten wir zeigen, daß PP2A für das Überleben der Ovarialkarzinomzellen notwendig ist, und die Reaktivierung des H-REV107-1 Proteins durch IFNgamma zur Hemmung der Phosphatase und damit zur Apoptose führt. / The H-REV107-1 class II tumor suppressor gene is ubiquitously expressed in normal tissues and down-regulated in human breast, ovarian and lung tumours. H-REV107-1 has the capacity to suppress growth of tumour cells in vitro and in vivo. To understand the mechanism of H-REV107-1 mediated growth suppression I performed a search for H-REV107-1 interacting proteins using a LexA-based yeast two-hybrid system. I screened a human kidney cDNA library with a truncated form of the H-REV107-1 as a bait. This analysis revealed numerous potential interaction partners. Among them the retinoic acid receptor gamma (RARG), the calcium-binding protein S100A6, the translation termination factor ETF1, and the potential translational inhibitor protein P14.5. The interaction of H-REV107-1 with the transcriptional co-activator PC4 and with the regulatory subunit A of protein phosphatase 2A (PR65) was analysed in detail. H-REV107-1 binds ectopically expressed and endogenous PC4. In addition, a multiprotein complex between H-REV107-1, PC4 and the signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) was demonstrated. This complex is likely to be involved in IFNgamma-mediated growth suppression of ovarian carcinoma cells. Endogenous H-REV107-1 can be induced after application of IFNgamma through the IRF-1 transcription factor. This up-regulation of H-REV107-1 leads either to growth suppression via a G1 arrest or to apoptosis depending on the cell line, suggesting different mechanisms of IFNgamma-, and H-REV107-1- mediated growth suppression. Further investigation of the mechanism of H-REV107-1-dependent apoptosis revealed an important role of the interaction between H-REV107-1 and the PR65 protein. The use of several H-REV107-1 mutant proteins generated after disruption of the highly conserved domains identified the proline-rich N-terminal domain responsible for the interaction with PR65 in Co-immunoprecipitation studies. Functional investigation of the H-REV107-1 - PR65 interaction demonstrated that wild-type H-REV107-1 is able to inhibit PP2A activity, however a mutant protein lacking the N-terminal domain was devoid of this function. We sought to identify the functional relevance of the PP2A activity in ovarian carcinoma cells with normally have suppressed the H-REV107-1 gene. Treatment of OVCAR-3 cells with the PP2A inhibitor Okadaic acid and transient transfection of the cells with wild-type H-REV107-1 resulted in the activation of caspase-9, suggesting a role for PP2A in the survival of ovarian carcinoma cells. We suggest, that the down-regulation of H-REV107-1 in ovarian carcinomas is a prerequisite for the PP2A-dependent activation of yet unknown signalling pathways mediating tumour cell survival. Reactivation of H-REV107-1 gene expression via IFNgamma leads to the inhibition of PP2A activity and tumour cell death.

Die moderne Tumormedizin hat das Ziel die deregulierte Wachstumskontrolle und die Überlebensstrategien maligner Tumoren zu überwinden. Mittels computerbasierter Methoden sollten hierzu in dieser Arbeit neue apoptoseinduzierende Substanzen gefunden und deren Wirksamkeit in späteren in vitro Experimenten überprüft werden. In drei Modellprojekten konnten neue Substanzen identifiziert werden, die Apoptose in Tumorzellen induzieren. Im ersten Projekt wurden Inhibitoren der an das COP9 Signalosom (CSN-) assoziierten Kinasen CK2 und PKD mittels der Leitstrukturen Curcumin und Emodin gefunden. Im zweiten Projekt wurde der Naturstoff Betulinsäure (betulinic acid, BA) bezüglich seines Wirkmechanismus untersucht. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die BA-induzierte Apoptose weitestgehend unabhängig von den pro- und anti-apoptotischen Proteinen der Bcl-2-Familie, aber in Abhängigkeit von aktiven Caspasen, ausgelöst wird. Durch ein in silico Screening und die Verwendung eines neuen Eigenschaftsfilters konnten neuen BA-Analoga identifiziert werden. Zur Bewertung der Ergebnisse des in silico Screenings wurden Daten des National Cancer Institutes (NCI) verwendet. Im dritten Projekt wurden mittels in silico Screening, Docking-Experimenten und in vitro Screenings zwei neue Bcl-2-Inhibitoren identifiziert, die derzeit in funktionellen Experimenten getestet werden. Durch den Einbau eines niedermolekularen, photoschaltbaren Moleküls an die Aminosäuren-Seitenketten des alpha-helikalen Peptides aus der BH3-Domäne von Bid konnte eine gezielte Aktivierung und damit auch eine gezielte Apoptoseinduktion in Tumorzellen ausgelöst werden. Die Methode des in silico Screenings hat gezeigt, dass die Zeit und Kosten für die Suche nach Wirkstoffen reduziert werden können. Die gefundenen Treffer können als neue Leitstrukturen für weitere in silico Screenings ihre Verwendung finden oder mit Hilfe von Optimierungsprozessen in weitere Stufen der Entwicklung eintreten. / Nowadays, cancer research is focused on the overcoming of survival strategies of malign tumors. In the present work, computer-based methods lead to the identification of novel apoptosis inducing molecules, whose potency should be validated in in vitro experiments. Novel compounds, which induce apoptosis in cancer cells, could be identified on the basis of three projects. Inhibitors for the COP9 signalosome (CSN) associated kinases CK2 and PKD could be discovered using curcumin and emodin as lead compounds. Investigations concerning the mechanism-of-action of betulinic acid (BA) should give information about the function of the Bcl-2 protein family in the BA induced cell death. The experiments, which are focused on the mitochondrial signalling pathway, revealed that BA induces apoptosis in an almost independent manner with regards to the pro- and anti-apoptotic Bcl-2 proteins, but dependent on the presence of activated caspases. Via an in silico screening and the utilisation of a new property filter, novel BA analogues could be identified. For the first time, the data of the National Cancer Institute (NCI) is employed to evaluate results from the in silico screening. In the third project two novel Bcl-2 inhibitors have been identified via in silico screenings, docking experiments and in vitro screenings, which are performed at the moment. The insertion of a photo-switchable compound to the amino acid side chain of an alpha-helical peptide from the pro-apoptotic protein Bid triggered the effect of a modulator, which results in a controllable activation and initiation of apoptosis in tumor cells. In silico screenings as a reliable method corroborated that a systematical evaluation of the virtual hits could decrease the time and costs of experimental testings. The identified hits could serve as novel lead compounds for further in silico screenings or enter the next steps in the development of novel drugs using optimisation methods.

In vielen humanen Neoplasien findet sich eine erhöhte Aktivität des Raf-Mek-Erk-Signaltransduktionsweges. Zunächst wurde davon ausgegangen, dass diese erhöhte Aktivität hauptsächlich durch die Ras-Onkogene hervorgerufen wird. Doch mittlerweile konnten auch Mutationen der Raf Gene in humanen Neoplasien nachgewiesen werden. Gegen Raf und Mek konnten eine Anzahl von Enzyminhibitoren entwickelt werden. Der Nachteil vieler dieser Inhibitoren ist, dass sie nicht zwischen den einzelnen Kinaseisoformen unterscheiden können. In dieser Arbeit ist es nun das erste Mal gelungen, jede Komponente des Raf-Mek-Erk-Signaltransduktionsweges einzeln mittels RNA Interferenz effizient zu inhibieren. Dabei konnte die Rolle der verschiedenen Isoformen in der Proliferation, Morphologie und Genex-pression von transformierten Zellen definiert werden. In den NIH3T3-pEJ Zellen konnte A-Raf erstmals eine antiapoptotische Rolle zugewiesen werden. Diese Hemmung der Apoptose läuft möglicherweise über einen Mek2-abhängigen Weg und ist an die Mitochondrien gekoppelt. Für die beiden Mek Kinasen konnten unter-schiedliche Funktionen in der Signalweiterleitung gezeigt werden. Mek2 spielt die Hauptrolle in der Aktivierung der beiden Substratkinasen Erk1 und Erk2. Der Verlust der Mek1 Isoform wird dagegen möglicherweise durch eine erhöhte Expression von Mek2 kompensiert und wirkt sich nicht so stark auf die Phosphorylierung von Erk1/2 aus. Durch die Verwendung von Erk1 und Erk2 spezifischen siRNAs konnte eine Trennung zwischen der Proliferationsre-gulation und der Kontrolle der morphologischen Transformation herausgearbeitet werden. Durch die Verwendung von Mikroarrays ist es gelungen, beiden Phänotypen ein Genexpres-sionsprofil zuzuordnen. Neben Unterschieden zwischen den verschiedenen Kinaseisoformen konnten neue, potentielle Feedbacks beschrieben werden. / In many human neoplasia an increased activity of the RAF/MEK/ERK- signaling pathway is found. First it was assumed that this raised activity is caused primarily by the RAS onco-genes. However, meanwhile mutations in the RAF genes could be also proved in human neo-plasia. A number of enzyme inhibitors have been developed against the RAF and MEK pro-teins. The disadvantage of many of these inhibitors is that they cannot distinguish between the different kinase isoforms. In this work it has succeeded the first time to inhibit every compo-nent of the RAF/MEK/ERK- signaling pathway individually by means of interference RNA. Beside this, the role of the different isoforms in the proliferation, morphology and genetic profile of transformed cells could be defined. For the first time A-Raf could be assigned an anti-apoptotic role in NIH3T3-pEJ cells. This inhibition of the apoptosis possibly runs through a Mek2-dependent way and is coupled to the mitochondria. For both Mek kinases different functions could be shown in the downstream signaling. Mek2 plays the leading role in the activation of both downstream kinases Erk1 and Erk2. The loss of the Mek1 isoform expression is possibly compensated through an increased expression of Mek2 and does not affect the phosphorylation of Erk1 / 2 so strongly. A discri-mination between the regulation of proliferation and the control of the morphological trans-formation could be worked out by the use of Erk1 and Erk2 specific siRNAs. By the use of micorarray an expression profile of both phenotypes has assigned. Beside differences between the different kinases new, potential feedback pathways could be described.

Brust- und Ovarialkarzinome gehören zu den häufigsten sporadischen Tumorerkrankungen bei der Frau. Die Progression von benignen Neoplasien zu malignen Karzinomen werden von spezifischen Veränderungen der Genexpression begleitet. Durch die bioinformatische Auswertung von vier Millionen ESTs aus cDNA-Bibliotheken von Normalgeweben und der korrespondierenden Tumore wurden Hunderte von differenziell exprimierten Genen selektiert. Nach der chromosomalen Kartierung der Kandidatengene erfolgten weitere Untersuchungen für Gene aus den chromosomalen Regionen 1q32-q41 und 11q12-q23, die häufig in Brust- und Ovarialkarzinomen als aberrant beschrieben wurden. Die Validierung der in-silico Expressionsdaten erfolgte über Northernblot- und cDNA-Array-Analysen von unselektierten und mikrodissezierten Tumorproben. Es konnte für einige der Gene die differenzielle Expression in Brusttumoren bestätigt und dadurch neue Kandidatengene für die untersuchten Genloci identifiziert werden. Das Expressionsmuster einer Acyltransferase in 11q13 als potenzielles Tumorsuppressorgen erbrachte den Hinweis auf eine mögliche Involvierung in den Retinol-Metabolismus und könnte auf einen Mechanismus der Inhibierung der Karzinogenese im Brustepithel hindeuten. / Breast and ovarian cancers have become major tumor diseases among woman. The progression of benign neoplasia to malignant carcinoma is characterized by specific changes of gene expression. By using an in-silico strategy to analyze four million ESTs available in cDNA libraries of normal and the corresponding tumor tissues, we selected hundreds of differentially expressed genes. After chromosomal assignment of the candidate genes, further experiments were focussed on these genes located in the specific regions 1q32-q41 and 11q13-q23 often described to be aberrant in breast and ovarian cancer specimen. The in-silico expression analysis was verifyed by Northern blot and cDNA-Array techniques of unselected and microdissected tumor samples. We could confirm the in-silico expression pattern of some genes and identified novel tumor associated candidate genes for the investigated loci. According to the expression pattern, an acyltransferases located in 11q13 may represent a tumor suppressor gene, which could possibly inhibit breast carcinogenesis by involving in retinol metabolism.