Identifizierung neuer E2F-Zielgene in der Wachstumskontrolle und Tumorprogression

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalis (Dr. rer. nat)
im Promotionsfach Biologie

eingereicht an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Dipl. Biol. Caroline   Schreiber  
geb. Boden  

geboren am 26. August 1977 in Mutlangen

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin
Prof. Dr. Christoph Markschies

Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Dr. Lutz-Helmut Schön

Gutachter:
1. Prof. A. Leutz
2. Prof. W. Birchmeier
3. Prof. P. Knaus

Tag der mündlichen Prüfung: 24. Oktober 2008

Abstract (Deutsch)

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.

Eigene Schlagworte: E2F3, TGFbeta1, Proliferation, E2F-Zielgene

Abstract (Englisch)

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.

Die vorliegende Arbeit wurde unter Anleitung von Frau Dr. Ulrike Ziebold am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in Berlin-Buch angefertigt.

Keywords: E2F3, TGFbeta1, Proliferation, E2F-target genes

Inhaltsverzeichnis

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28.01.2009