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6  Zusammenfassung

Das translationell kontrollierte Tumorprotein (TCTP) ist ein hochkonserviertes ubiquitär in Eukaryonten vorkommendes Protein. Seine Bezeichnung geht auf die erstmalige Beschreibung in Tumorzellen zurück und weist zugleich auf seine besondere Regulation auf der Ebene der Translation hin. Das zugehörige Gen wird entsprechend der „human genome database“ Nomenklatur mit TPT1 bezeichnet und befindet sich beim Menschen auf dem langen Arm des Chromosom 13.

TCTP spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation von Zellwachstum und Zelltod. Es interagiert zellzyklusabhängig mit Cytoskelettproteinen und hemmt die Apoptose durch Hemmung der Caspase 3. Von besonderer Bedeutung ist seine Fähigkeit, Ca2+-Ionen zu binden, und eine wesentliche Funktion wird in der Sequestrierung von intrazellulärem Calcium gesehen.

Eine medizinische Bedeutung des TCTP wurde im Zusammenhang mit Tumorerkrankungen, Erkrankungen des allergischen Formenkreises und Infektionen durch Parasiten beschrieben. In chemoresistenten Melanomzellen kommt es zu einer ausgeprägten TCTP-Expressionssteigerung, die auf eine Bedeutung der anti-apoptotischen Wirkung bei der Entwicklung der Chemoresistenz hindeuten.

Eine weitere Besonderheit dieses Proteins ist, dass es neben der Kontrolle auf der Ebene der Transkription einer außergewöhnlichen Kontrolle auf Translationsebene unterliegt. Bei einer erhöhten Zellwachstumsrate kommt es zur Verschiebung der mRNA aus translationsinaktiven mRNP-Komplexen zu aktiven Polysomen. Als potentielle Bindungsstellen für RNA-bindende Proteine sind die untranslatierten Bereiche der mRNA von Bedeutung. Durch Verwendung alternativer Polyadenylierungssignale werden zwei verschieden lange TCTP-mRNAs gebildet, die mRNA1 mit einer Länge von 843 nt und die mRNA2 mit einer Länge von 1163 nt beim Kaninchen, die sich in der Länge ihrer 3’UTR unterscheiden. Die 5’UTR beinhaltet einen typischen 5’terminaler Oligopyrimidintrakt (5’TOP) und zeichnet sich durch einen besonderen GC-Reichtum aus, wohingegen in beiden Abschnitten der 3’UTR kein potentielles Bindungsmotiv zu finden ist.

Für diese Arbeit wurde zur Untersuchung grundlegender Regulationsphänomene die TCTP-mRNA des Kaninchens als geeignetes Tiermodell ausgewählt. Aufgrund der großen Homologien nicht nur im codierenden Bereich, sondern auch im Bereich der UTRs sind die an diesem Modellsystem erarbeiteten Ergebnisse auch für die Regulation der humanen TCTP-mRNA von hoher Relevanz. In in vitro Translationsexperimenten wurde gezeigt, dass die translationelle [Seite 83↓]Hemmung der TCTP-mRNA vor allem durch die 5’UTR vermittelt wird. Die 3’UTR1 hat keinen Einfluss auf die Translation, während die 3’UTR2 eine ausgeprägte inhibitorische Wirkung hat.

In RNA-Proteinbindungsstudien konnten eine Reihe von potentiellen Bindungspartnern der UTRs charakterisiert werden. Bei Verwendung von Extrakten verschiedener Kaninchengewebe ließen sich in Electromobility Shift Assays und UV-Crosslinking-Experimenten deutliche gewebespezifische Unterschiede bezüglich der RNA-bindenden Faktoren nachweisen. Bei Anreicherung und Untersuchung der interagierenden Proteine mittels RNA-Affinitätschromatographie und Massenspektrometrie ließen sich die isolierten Proteine aus Kaninchen-Retikulozytenlysat keinen bekannten Proteinen zuordnen. Bei dem angereicherten 5’UTR-bindenden Protein mit einem Molekulargewicht von 43 kD (p43) handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um hnRNP E1. In der 5’UTR der TCTP-mRNA befindet sich mit dem CU-reichen Differenzierungskontrollelement (DICE), das erstmals in der 3’UTR der 15-Lipoxygenase beschrieben wurde, ein typisches Bindungsmotiv für hnRNP E1.

Die am Tiermodell erarbeiteten Ergebnisse wurden durch Untersuchungen an chemosensiblen und chemoresistenten Melanomzellen ergänzt. An diesem medizinisch bedeutsamen System konnte gezeigt werden, dass die TCTP-Expression auf transkriptioneller und translationeller Ebene gesteigert ist. Eine Bedeutung dieses Proteins für die Entstehung der Chemoresistenz lässt sich in seiner anti-apoptotischen Wirkung vermuten.

Die besondere Bedeutung der translationellen Regulation in den Melanomzellen wurde durch die Charakterisierung von Kandidatenproteinen in RNA-Protein-Bindungsstudien belegt. Es ist gelungen, drei Cytoskelettproteine, γ-Actin, β-Tubulin und α-Actinin, als Bindungspartner der TCTP-3’UTR zu identifizieren. Für die Wechselwirkung von β-Tubulin und α-Actinin mit der TCTP-mRNA könnte insbesondere die Fähigkeit dieser beiden Proteine bedeutsam sein, Calciumionen zu binden. Potentielle Adapterproteine sollten in weiterführenden Untersuchungen identifiziert werden. Der Mechanismus der Translationshemmung und die Beteiligung der isolierten Faktoren können in funktionellen Studien untersucht werden. Die an in vitro Modellen erarbeiteten Ergebnisse sollten schließlich in in vivo Systemen überprüft werden.


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27.11.2003