Die Kanzerogenese ist gekennzeichnet durch eine Akkumulation genetischer Veränderungen im Promotor, der dem Pomotor folgenden, nicht codierenden oder in der codierenden Sequenz vor allem in Proto-Onkogenen und Tumorsuppressorgenen. Diese führen zu einer Aktivierung von Proto-Onkogenen zu Onkogenen und zu einer Inaktivierung von Tumorsuppressorgenen, die maßgeblich an der Regulation und Kontrolle der Proliferation, Differenzierung und Apoptose von Zellen beteiligt sind. Die Veränderungen können so zu einer abnorm erhöhten Proliferation und zur Entstehung maligner Zellen führen. Die Proliferation wird durch Wachstumsfaktoren reguliert, indem diese durch Bindung an spezifische Rezeptoren, die meist zu der Rezeptor Tyrosin Kinase (RTK) Familie der Rezeptoren gehören, Signalkaskaden wie die Ras/Raf/MEK/ERK-Signalkaskade aktivieren. So konnte auf dem Chromosom 8p21.3-22 das Tumorsuppressorgen MTUS1 identifiziert werden, dessen Expression in Kolontumoren signifikant vermindert und in der Pankreaskarzinomzelllinie MiaPaCa-2 nicht nachweisbar ist. MTUS1 scheint eine bedeutende Rolle bei der Zellproliferation zu spielen. Vorangegangene Untersuchungen konnten zeigen, dass MTUS1 durch die Interaktion mit dem AT2-Rezeptor über die Inhibierung der Ras/Raf/MEK/Erk-Signalkaskade die Proliferation inhibiert. Das Ziel dieser Arbeit war es die Tumorsuppressorgen-Funktion von MTUS1 weiter zu untersuchen, wobei als Grundlage die Hypothese galt, dass es sich bei dem Gen MTUS1 um ein Tumorsuppressorgen handelt, das durch seine Expression die Ras/Raf/MEK/Erk Signalkaskade und damit schließlich die Proliferation inhibiert. Um zu untersuchen ob die Inaktivierung von MTUS1 in MiaPaCa-2-Zellen beziehungsweise die verminderte Expression von MTUS in Kolontumoren durch genetische Alterationen verursacht ist, wurde die Sequenz von MTUS1 in MiaPaCa und in zwei Kolontumoren untersucht. Die Untersuchungen der MiaPaCa-2-Zelllinie im codierenden Bereich konnten eine Inaktivierung des MTUS1-Gens und damit einhergehende Expressionsminderung durch eine Mutation im diesem Bereich ausschließen. Bei der Sequenzanalyse der cDNA von Kolontumorzellen konnte im 5 UTR Bereich (5untranslatierter Bereich) vor Exon 1 eine Punktmutation detektiert werden, welche zu einer veränderten Translation und somit zur Inaktivierung von MTUS1 führen könnte. Bei der Überprüfung hinsichtlich genetischer Veränderungen in der MiaPaCa-Zelllinie und der Kolontumor-DNA im Bereich des Promotorbereichs, sowie der folgenden nicht codierenden Sequenz bis zum Exon 1 ergaben sich insgesamt vierzehn Änderungen im Vergleich zur Sequenz der Genbank Nr. AF165145. Dabei konnte festgestellt werden, dass elf Mutationen mit jeweils identischen Nukleotidveränderungen sowohl in MiaPaCa-2-DNA als auch in Kolontumor-DNA zu finden waren. Durch die ermittelten genetischen Aberrationen resultieren eine Vielzahl an Veränderungen der möglichen transcription factor binding sites (tfbs) verschiedener Transkriptionsfaktoren, die zu einer veränderten Transkription des Gens führen können. Durch die Etablierung von Knock-out-Mäusen für MTUS1 entstand die Möglichkeit, die komplexen Stoffwechselprozesse in der Gesamtheit eines lebenden Organismus, in vivo zu untersuchen und so Einblicke in die Rolle von Tumorsuppressorgenen, vor allem in der Organogenese, der Regulation der Zellzykluskontrolle, der Differenzierung und der Apoptose zu gewinnen. Der Nachweis des MTUS1 Knock-outs auf DNA-Ebene wurde mittels einer PCR-Reaktion mit DNA aus Knock-out-, Wildtyp- und heterozygoten Tieren durchgeführt. Auch für die korrekte Verpaarung der Tiere zur Aufrechterhaltung der Zucht und zur Generierung einer ausreichenden Anzahl an homozygoten, heterozygoten und Wildtyp-Tieren für die verschiedenen Untersuchungen war es notwendig, den korrekten Genotyp eines jeden Tieres zu ermitteln, was ebenfalls mit der PCR-Analyse der DNA der Tiere erfolgte. Des Weiteren wurden Proteine aus MTUS1-homozygoten und -Wildtyp-Zellen isoliert, die mit den Wachstumsfaktoren PDGF, EGF und Insulin inkubiert worden waren, und die p-Erk-Expression mittels Western-Blot untersucht. Diese zeigten eine Expressionssteigerung von p-Erk in homozygoten MTUS1 Knock-out-Mäusen im Vergleich zu den Wildtyp-Mäusen nach der Inkubation mit allen Wachstumsfaktoren. Neben der von Nouet et al. postulierten Interaktion mit dem AT2-Rezeptor konnte in der vorliegenden Arbeit bestätigt werden, dass weitere Rezeptorsysteme an der Signaltransduktion von MTUS1 mittels der Ras/Raf/MEK/Erk Kaskade beteiligt sind. So wurde in der vorliegenden Arbeit nachgewiesen, dass neben AT2 auch die über die Wachstumsfaktoren EGF, PDGF und Insulin vermittelte Proliferation durch MTUS1 gehemmt wird. Damit konnte die Hypothese untermauert werden, dass MTUS1 die Phosphorylierung von Erk inhibiert und damit Proliferation mindert. Zusammenfassend konnte die Hypothese bestätigt werden, dass es sich bei dem Gen MTUS1 um ein Tumorsuppressorgen handelt, das seine proliferationsmindernde Funktion über eine Suppression des RTK-Signalwegs ausübt. / Carcinogenesis is characterized by an accumulation of genetic alterations in proto-oncogenes and tumor suppressor genes via activation of proto-oncogenes to oncogenes and inactivation of tumor suppressor genes, which play an important role in regulation and control of proliferation and apoptosis. These alterations can be located in the promoter, in the sequence following the promoter, in coding and non-coding sequences. The genetic alterations can cause an enhanced proliferation and the development of malignant cells. Proliferation is regulated by growth factors that activate specific signal cascades, e.g. the Ras/Raf/MEK/ERK cascade. On chromosome 8p21.3-22, the tumor suppressor gene MTUS 1 could be identified. It could be shown that the expression of MTUS 1 is lowered in colon cancer and not even detectable in the pancreatic cancer cell line MiaPaCa-2. MTUS 1 seems to play an important role in cell proliferation. Previous studies show a probable interaction of MTUS1 with AT2-receptor, which could lead to a down regulation of the Ras/Raf/MEK/ERK cascade and inhibition of cell proliferation. The aim of this study was to further investigate the tumor suppressor character of MTUS1, based on the hypothesis, that MTUS1 inhibits cell proliferation via the Ras/Raf/MEK/ERK cascade. To analyze whether the inactivation in MiaPaCa-2-cells respectively the increased expression of MTUS1 in colon cancer is caused by genetic alterations we analyzed the DNA sequence of MTUS1 in MiaPaCa-2-cells and in two colon cancers. The analysis of the coding sequence of MiaPaCa-2 did not reveal alterations that could cause an inactivation of MTUS1. The sequencing of cDNA of a colon cancer revealed a point mutation in the 5´ UTR that precedes exon 1 which could lead to an altered translation and the inactivation of MTUS1. The sequencing of the promoter and the non-coding sequence up to exon 1 of MiaPaCa-2 and the colon cancer DNA revealed 14 different genetic changes compared to the sequence of gene bank no. AF165145. 11 out of those 14 alterations could be found to be identical in MiaPaCa2-DNA and colon cancer DNA. These alterations can cause a shift in transcription factor binding sites, which could lead to a different level of transcription. By establishing a knock-out mouse model for MTUS1 we gained the possibility to investigate the interactions in vivo. Furthermore we gained insights into the role of MTUS1 in organogenesis, regulation of cell cycle control, differentiation and apoptosis. In order to detect the MTUS1 knock-out, we performed PCR with DNA of knock-out, wildtype and heterocygote mice. This was important for the correct further breeding and to generate an adequate number of homocygote, heterocygote and wildtype mice for further investigations. In addition, Western-Blot analysis with isolated proteins from homocygote and wildtype cells, which were treated with PDGF, EGF and insulin showed an increase of the expression of p-Erk in the homocygote cells after treatment with the entity of the examined growth factors in comparison to those of wildtype-cells. In addition to Nouet´s detected cooperation of the AT2-receptor in mediation the signals in the Ras/raf/MEK/ERK-pahtway we could establish that also proliferation transmitted via the mentioned growth factors is inhibited by MTUS1. We could confirm the hypothesis that MTUS1 inhibits proliferation through an inhibition of Erk phosphorylation. In summary, the hypothesis could be confirmed that MTUS1 is a tumor suppressor gene that is mediating his inhibiting influence through suppression of the Ras/raf/MEK/ERK-pathway.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:5154 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Heimrich, Jutta |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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