Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle des pro-apoptotischen Proteins Bim am endoplasmatischen Retikulum (ER) und an den Mitochondrien zu untersuchen. Für diese Untersuchungen wurden zwei Isoformen von Bim verwendet, zum einen BimL, welches an den Motor Dynein Komplex gebunden ist, zum anderen BimS, welches im Zytosol lokalisiert ist. Um eine konditionale Expression von Bim zu erreichen, wurde Myc-markierte humane cDNA unter der Kontrolle des Tet-Off Systems in einen adenoviralen Vector kloniert. Eine Überexpression von BimL und BimS induzierte in der Prostatakarzinomzelllinie DU145 Bax- und Bak-abhängigen apoptotischen Zelltod. Eine Überexpression des anti-apoptotischen Proteins Bcl-2 lokalisiert am ER zeigte eine vollständige Hemmung der Bim-induzierten Apoptose, was die Wichtigkeit des ER unterstreicht. Überexpression von Bcl-2 an den Mitochondrien führte eine partielle Hemmung herbei. Bim Expression induzierte Bax- und Bak-abhängig den Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials. Dieses wurde ebenso in mit am ER lokalisiertem Bcl-2 Zellen beobachtet. Bcl-2 lokalisiert an den Mitochondrien verminderte dagegen mitochondriale Permeabilisation. Proteinanalysen zeigten eine Hochregulierung von ER-Stress Proteinen nach Bim Überexpression. Zusätzlich wurde Cytochrom c Freisetzung aus den Mitochondrien und Aktivierung von Caspase-9, -3 und -8 beobachtet. Mit einem Breitband-Caspase Hemmer konnte der Bim-induzierte Zelltod vollständig gehemmt werden, was zeigt, dass Caspasen essentiell sind. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Bim, parallel zum mitochondrialen Signalweg, ER-Stress auslöst und, dass Bim eine effektive Apoptose durch die Interaktion des ER und der Mitochondrien induziert. / The aim of this thesis was to investigate the role of the pro-apoptotic BH3-only protein Bim, at the endoplasmic reticulum (ER) and the mitochondria. For this purpose, a full length human myc-tagged Bim cDNA was cloned into an adenoviral vector, which allows for the conditional expression of the transgene under the control of a Tet-Off-system. Two different Bim isoforms were used for these investigations. One was BimL, which is bound to the motor dynein complex of the microtubule and the other one was BimS, which is localized in the cytosol. The enforced expression of each of these two isoforms in the prostate cancer cell line DU145, showed the capability of BimL and BimS to induce apoptosis via either Bak or Bax. Also, Bax- and Bak-dependent breakdown of the mitochondrial membrane potential upon overexpression of either Bim isoforms was measured. This effect was also observed in cells overexpression the anti-apoptotic protein Bcl-2 at the ER. However, targeting Bcl-2 to the mitochondria partially inhibited Bim-induced mitochondrial permeabilization. These findings indicated the execution of the intrinsic apoptotic pathway upon Bim signalling. Nevertheless, expression of Bcl-2 at the mitochondria partially suppressed Bim-induced apoptosis whereas ER-targeted Bcl-2 entirely prevented cell death induction by Bim underlining the importance of the ER. Further, an upregulation of ER stress proteins upon Bim expression was seen. Cytochrome c release form the mitochondria and activation of caspase-9, -3 and -8 was observed. In addition, the complete inhibition of Bim-induced cell death by a pan caspase inhibitor revealed that caspases are crucial. In conclusion, Bim induces the mitochondrial apoptotic pathway and, in parallel, triggers ER stress. It seems that Bim mediates cell death through the interaction of the mitochondria and the ER. The ER-mitochondria cross-talk leads to the amplification of the apoptotic death signal.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/16757 |
| Date | 08 March 2010 |
| Creators | Forro, Gabriella |
| Contributors | Daniel, P., Leutz, A., Lipp, M. |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf, application/octet-stream, application/octet-stream |
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