TY  - THES
A1  - Keßler, Almuth Friederike
T1  - Der Proteasomenaktivator PA28gamma bei der Tumorentstehung und seine Verbindung zur Stresssignalgebung und zur Zellzyklusregulation
T1  - The proteasome activator PA28gamma in tumor development and its association to stress signaling and cell cycle regulation
N2  - Das Glioblastom ist der häufigste hirneigene Tumor des Erwachsenen. Es ist hoch invasiv, stark proliferierend und mit einer schlechten Prognose assoziiert. Heutige Therapiean-sätze zielen, neben der möglichst vollständigen Resektion des Tumorgewebes, vor allem auf Apoptoseinduktion durch DNA-Schäden in Tumorzellen. Daher ist die Aufklärung der molekularen Grundlagen dieser Prozesse essentiell, um Verbesserungen bei den Behandlungsmöglichkeiten erzielen zu können. Der Proteasomenaktivator PA28γ wird im Hirngewebe stark exprimiert, über seine Funktion ist jedoch nur wenig bekannt. Er wurde als Interaktionspartner des Zellzyklus- und DNA-Schadensregulators Mad2b in einem Hefe Two-Hybrid Screen identifiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Wechselwirkung mittels eines GST-Pulldown Experimentes be-stätigt. Obwohl PA28γ in Verbindung mit der Zellproliferation gebracht wird, konnte in GBM-Zelllinien keine signifikante Änderung der Zellteilungsraten beobachtet werden. Allerdings unterstützte die vermehrte Expression von PA28γ die Apoptose. Um durch neue Interaktionspartner von PA28γ Hinweise auf dessen Funktion zu erhalten, wurde ein Hefe Two-Hybrid Screen durchgeführt: PA28gamma steuert den Abbau von p53 und verweist über die hier neu beschriebene Interaktion mit HIPK1 ebenfalls auf den programmierten Zelltod. Dieser pro-apoptotische Zusammen-hang wird unterstützt durch die Interaktion mit 1A6/DRIM-interacting protein. Die Inter-aktion der Sumo E2 Ligase Ubc9 mit PA28gamma war ein erster Hinweis für eine Sumoylierung des Proteasomenaktivators, die die PA28gamma Aktivität regulieren könnte. Gleichzeitig ist Ubc9, wie auch die E3-Ligase PIAS, im Zusammenhang mit Apoptose beschrieben worden. Diese Fragestellungen wurden in weiterführenden Arbeiten erforscht. Einen anderen Aspekt beleuchtet die Interaktion von PA28gammamit Catenin alpha. Durch diese Wechselwirkung könnte PA28gamma Einfluß auf Interzellulärkontakte nehmen. Gerade im Hin-blick auf das GBM, charakterisiert durch ausgeprägtes Migrations- und Invasionsverhal-ten, könnte die Regulation von Interzellulärkontakten von besonderer Bedeutung sein. Aufgrund der oben beschriebenen Eigenschaften von PA28gammasollte dieses Protein für eine Therapie mittels DNA-Schäden induzierter Apoptose erforscht werden. PA28gamma könnte bei diesen Vorgängen ein zentraler Faktor sein, dessen Manipulation die etablierten Therapieformen unterstützen und deren Wirkung verbessern.
N2  - Glioblastoma multiforme is the most prevalent brain tumor in adults, being highly invasive and proliferative. The prognosis is poor. Contemporary treatment options include complete tumor resection, followed by induction of DNA-damage by chemotherapeutics and gamma irradiation to induce apoptosis in the tumor cells. To optimize these treatment options, a full knowlegde of the involved molecular pathways is essential. The proteasome activator PA28gamma is highly expressed in brain tissue. However, little is known about its function. It was found in a yeast two-hybrid screen as an interaction partner of Mad2b, a regulator of cell cylce function and DNA-damage response. This thesis confirmed this interaction in a GST-pulldown assay. Although PA28gamma has been associated with cell proliferation, there was no significant effect on proliferation rates of GBM-cell lines detectable. However, PA28gamma was able to induce apoptosis in these cells. A yeast two-hybrid screen was performed using PA28gamma, to detect new, additional interaction partners. The aim was to get better knowlegde about the function of PA28gamma by elucidating its signaling network. Ubc9, a SUMO E2 conjugating enzyme, was detected. The interaction with Ubc9 was a first indication for a sumoylation of PA28gamma which might be involved in the regulation of PA28gamma protein activity. Ubc9 has been described in conjunction with regulation of apoptosis. It is known that PA28gamma regulates p53-degradation. In addition, the yeast two-hybrid screen revealed an interaction with the proteins HIPK1 and 1A6/DRIM-interacting protein. Together these data strongly suggest an involvement of PA28gamma in the regulation of apoptosis. Another new interaction partner of PA28gamma was Catenin alpha, which points to a putative role of PA28gamma in the regulation of cell-cell-contacts. Since Glioblastoma multiforme display strong invasive characteristics, the regulation of intercellular contacts could be of special importance for the treatment. The established therapeutic means target DNA-damage to induce apoptosis of the tumor cells. In view of the suggested role of PA28gamma in regulation of apoptosis and cellular contacts, PA28gamma is worth further research to support the standard-therapy by manipulation of the PA28gamma activity.
KW  - Proteasomenaktivator
KW  - Tumorentstehung
KW  - Zellzyklusregulation
KW  - Glioblastom
KW  - Astrozytom
KW  - Cell cycle regulation
KW  - stress signaling
KW  - tumor development
KW  - glioblastoma
KW  - astocytoma
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74469
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schauber, Jürgen
T1  - Modulation von Zellzyklus- und Apoptoseregulation in humanen kolorektalen Karzinomzellen durch Butyrat und Acetylsalicylsäure
T1  - Modulation of cell cycle- and apoptosis control in human colorectal cancer cells by butyrate and aspirin
N2  - Zahlreiche experimentelle und epidemiologische Studien schreiben der kurzkettigen Fettsäure Butyrat und dem Cyclooxygenasehemmer Acetylsalicylsäure eine Schutzwirkung auf die Entstehung des kolorektalen Karzinoms zu. Die genauen Mechanismen hinter der Wirkung beider Substanzen sind ungeklärt. Um die Effekte von Butyrat und Acetylsalicylsäure, sowie deren Kombination, auf das Wachstum, die Differenzierung und Apoptose von Kolonkarzinomzellen zu untersuchen, wurden Zellkulturexperimente und Western Blot Analysen durchgeführt. Unter Butyratinkubation kam es zu einer Steigerung der Differenzierung von HT-29-Kolonkarzinomzellen, jedoch nicht von Caco-2 Zellen. Acetylsalicylsäure allein hatte keinen relevanten Effekt auf die Zelldifferenzierung und in Kombination konnte Acetylsalicylsäure die differenzierende Wirkung des Butyrats nicht verstärken. Butyrat und Acetylsalicylsäure hemmten die Proliferation der untersuchten kolorektalen Karzinomzellen. Bei Inkubation mit einer Kombination von Butyrat und Acetylsalicylsäure wurde der antiproliferative Effekt der Einzelsubstanzen deutlich verstärkt. Im Western-Blot konnte diese Beobachtung durch Untersuchung des Proliferationsmarkers PCNA bestätigt werden. Gleichzeitig veränderte sich das Expressionsmuster zellzyklusregulierender Proteine in den untersuchten Zellen: Die Cyclin D3-Expression wurde in Caco-2 Zellen sowie in HT-29 Zellen durch Butyratinkubation erhöht. In Kombination mit Acetylsalicylsäure verstärkte sich die Wirkung von Butyrat auf die Expression von p21Waf1/Cip1 und cdk2: Acetylsalicylsäure und Butyrat in höheren Konzentrationen reduzierten die Expression von cdk2 in HT-29 Zellen, in niedrigen Konzentrationen führte nur die Acetylsalicylsäure-Butyrat-Kombination zu einem Abfall des cdk2-Proteingehalts. Butyrat induzierte die Expression des cdk-Inhibitors p21Waf1/Cip1 in beiden Kolonkarzinomzellinien. Die Wirkung auf p21Waf1/Cip1 war hierbei p53-unabhängig, da es gleichzeitig zu einem Abfall der Konzentration an p53-Protein in HT-29 Zellen kam und in Caco-2 Zellen kein p53 nachweisbar war. Acetylsalicylsäure hatte erst in höherer Konzentration einen Einfluss auf die p21Waf1/Cip1 Proteinexpression in HT-29 Zellen. Die Kombination von Butyrat und Acetylsalicylsäure übertraf in ihrer Wirkung die des Butyrats schon bei Konzentrationen, bei denen die alleinige Butyratinkubation ohne Effekt blieb. Weiterhin induzierte Butyrat, über einen Anstieg der Expression des pro-apoptotischen Faktors Bak, Apoptose in den untersuchten Kolonkarzinomzellen, bei gleichzeitigem Abfall des anti-apoptotischen Bcl-XL. Bei Inkubation mit der Acetylsalicylsäure-Butyrat-Kombination kam es zu einer deutlichen Verstärkung der Apoptoseinduktion, wobei Acetylsalicylsäure die Wirkung des Butyrats auf Bak und Bcl-XL jedoch nicht steigerte. Zudem konnte gezeigt werden, dass der Effekt des Butyrats mit einer Inhibition der Phosphorylierung und Degradation von IkBa, und damit einer Verhinderung der Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFkB einhergeht, was die Wirkung von apoptose-induzierenden Substanzen verstärken kann. Zusammenfassend zeigte sich bei Kombination der Einzelsubstanzen Butyrat und Acetylsalicylsäure eine Verstärkung ihrer Wirkung auf die Zellproliferation, sowie die Apoptoseinduktion bei Kolonkarzinomzellen. Dieser Effekt wird durch unterschiedliche molekulare Mechanismen vermittelt, wobei mit p21Waf1/Cip1 und cdk2 erstmals Faktoren ermittelt wurden, auf deren Expression Butyrat und Acetylsalicylsäure additive oder potentiell synergistische Effekte haben.
N2  - Numerous experimental and clinical study data support the view of a preventive effect of butyrate and aspirin on the incidence of colorectal carcinomas. The exact underlying mechanisms however remain unclear. In order to examine the effects of butyrate, aspirin and their combination on proliferation, differentiation and apoptosis in colorectal carcinoma cells, cell culture experiments and Western blot analyses were performed. Butyrate-incubation induced differentiation in HT-29 colon carcinoma cells, but not in Caco-2 cells. Aspirin did not exert relevant effects on cell differentiation and did not support the butyrate effects. Both butyrate and aspirin decreased the proliferation of the investigated cell lines. Coincubation with both substrates enhanced the antiproliferative effects of the single substances. In Western blot analyses this observation was confirmed by decreased levels of PCNA, a marker for cell proliferation. At the same time the expression pattern of cell cycle regulating factors was changed: Cyclin D3 expression was induced by butyrate in Caco-2 and HT-29 cells. In combination with aspirin the effect of butyrate on p21Waf1/Cip1 und cdk2 expression was enhanced: Aspirin and butyrate in high concentrations decreased the expression of cdk2 in HT-29 cells whereas in low concentrations only the aspirin-butyrate-combination decreased cdk2 protein. Butyrate induced the expression of the cdk-inhibitor p21Waf1/Cip1 in both cell lines. Butyrate induced p21Waf1/Cip1 independently from p53 as butyrate decreased p53 levels at the same time. Aspirin induced p21Waf1/Cip1 expression when applied at high concentrations. In combination butyrate and aspirin had a stronger effect on p21Waf1/Cip1 expression already at concentrations at which butyrate alone did not have an effect. Also butyrate induced apoptosis by inducing pro-apoptotic Bak and decreasing anti-apoptotic Bcl-XL in the investigated cell lines. When butyrate and aspirin were applied in combination the pro-apoptotic effects of butyrate were enhanced. However aspirin did not have an effect on Bak and Bcl-XL expression. Furthermore it could be shown that the butyrate effects are associated with an inhibition of phosphorylation and subsequent degradation of IkBa. This was followed by an inhibition of the activation of the transcription factor NFkB, which can support the effect of apoptosis-inducing factors. Taken together an enhanced effect of the aspirin-butyrate combination on cell proliferation and apoptosis in colorectal cancer cells was observed. This effect was mediated by different molecular mechanisms. For the first time factors could be identified, p21Waf1/Cip1 and cdk2, on which butyrate and aspirin exert additive and potentially synergistic effects.
KW  - Butyrat
KW  - Acetylsalicylsäure
KW  - Kolorektales Karzinom
KW  - Apoptose
KW  - Zellzyklusregulation
KW  - Butyrate
KW  - Aspirin
KW  - Colorectal Carcinoma
KW  - Apoptosis
KW  - Cell cycle control
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1179976
ER  -