TY  - THES
A1  - Prieto García, Cristian
T1  - USP28 regulates Squamous cell oncogenesis and DNA repair via ΔNp63 deubiquitination
T1  - USP28 reguliert Plattenepithelzell-Onkogenese und DNA-Reparatur über ΔNp63-Deubiquitinierung
N2  - ∆Np63 is a master regulator of squamous cell identity and regulates several signaling pathways that crucially
contribute to the development of squamous cell carcinoma (SCC) tumors. Its contribution to coordinating the
expression of genes involved in oncogenesis, epithelial identity, DNA repair, and genome stability has been
extensively studied and characterized. For SCC, the expression of ∆Np63 is an essential requirement to
maintain the malignant phenotype. Additionally, ∆Np63 functionally contributes to the development of cancer
resistance toward therapies inducing DNA damage.
SCC patients are currently treated with the same conventional Cisplatin therapy as they would have been
treated 30 years ago. In contrast to patients with other tumor entities, the survival of SCC patients is limited,
and the efficacy of the current therapies is rather low. Considering the rising incidences of these tumor entities,
the development of novel SCC therapies is urgently required. Targeting ∆Np63, the transcription factor, is a
potential alternative to improve the therapeutic response and clinical outcomes of SCC patients.
However, ∆Np63 is considered “undruggable.” As is commonly observed in transcription factors, ∆Np63 does
not provide any suitable domains for the binding of small molecule inhibitors. ∆Np63 regulates a plethora of
different pathways and cellular processes, making it difficult to counteract its function by targeting
downstream effectors. As ∆Np63 is strongly regulated by the ubiquitin–proteasome system (UPS), the
development of deubiquitinating enzyme inhibitors has emerged as a promising therapeutic strategy to target
∆Np63 in SCC treatment.
This work involved identifying the first deubiquitinating enzyme that regulates ∆Np63 protein stability. Stateof-the-art SCC models were used to prove that USP28 deubiquitinates ∆Np63, regulates its protein stability,
and affects squamous transcriptional profiles in vivo and ex vivo. Accordingly, SCC depends on USP28 to
maintain essential levels of ∆Np63 protein abundance in tumor formation and maintenance. For the first time,
∆Np63, the transcription factor, was targeted in vivo using a small molecule inhibitor targeting the activity of
USP28. The pharmacological inhibition of USP28 was sufficient to hinder the growth of SCC tumors in
preclinical mouse models.
Finally, this work demonstrated that the combination of Cisplatin with USP28 inhibitors as a novel therapeutic
alternative could expand the limited available portfolio of SCC therapeutics. Collectively, the data presented
within this dissertation demonstrates that the inhibition of USP28 in SCC decreases ∆Np63 protein abundance,
thus downregulating the Fanconi anemia (FA) pathway and recombinational DNA repair. Accordingly, USP28
inhibition reduces the DNA damage response, thereby sensitizing SCC tumors to DNA damage therapies, such
as Cisplatin.
N2  - ∆Np63 ist ein Hauptregulator der Plattenepithelzellidentität und reguliert mehrere Signalwege, die entscheidend zur Entstehung von Plattenepithelkarzinomen (SCC) beitragen. Sein Beitrag zur Koordination der Expression von Genen, die an der Onkogenese, der epithelialen Identität, der DNA-Reparatur und der Genomstabilität beteiligt sind, wurde umfassend untersucht und charakterisiert. Für SCC ist die Expression von ∆Np63 eine wesentliche Voraussetzung, um den malignen Phänotyp zu erhalten. Darüber hinaus trägt ∆Np63 funktionell zur Entwicklung einer Krebsresistenz gegenüber Therapien bei, die DNA-Schäden induzieren.
SCC-Patienten werden derzeit mit der gleichen konventionellen Cisplatin-Therapie behandelt, wie sie vor 30 Jahren behandelt worden wären. Im Gegensatz zu Patienten mit anderen Tumorentitäten ist das Überleben von SCC-Patienten begrenzt und die Wirksamkeit der aktuellen Therapien eher gering. Angesichts der steigenden Inzidenz dieser Tumorentitäten ist die Entwicklung neuer Therapien für das Plattenepithelkarzinom dringend erforderlich. Das Targeting von ∆Np63, dem Transkriptionsfaktor, ist eine potenzielle Alternative zur Verbesserung des therapeutischen Ansprechens und der klinischen Ergebnisse von SCC-Patienten.
∆Np63 gilt jedoch als „nicht medikamentös“. Wie bei Transkriptionsfaktoren häufig beobachtet, bietet ∆Np63 keine geeigneten Domänen für die Bindung von niedermolekularen Inhibitoren. ∆Np63 reguliert eine Vielzahl von verschiedenen Signalwegen und zellulären Prozessen, was es schwierig macht, seiner Funktion entgegenzuwirken, indem es nachgeschaltete Effektoren angreift. Da ∆Np63 stark durch das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) reguliert wird, hat sich die Entwicklung von deubiquitinierenden Enzyminhibitoren als vielversprechende therapeutische Strategie erwiesen, um ∆Np63 bei der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen zu bekämpfen.
Diese Arbeit beinhaltete die Identifizierung des ersten deubiquitinierenden Enzyms, das die Stabilität des ∆Np63-Proteins reguliert. Hochmoderne SCC-Modelle wurden verwendet, um zu beweisen, dass USP28 ∆Np63 deubiquitiniert, seine Proteinstabilität reguliert und Plattenepithel-Transkriptionsprofile in vivo und ex vivo beeinflusst. Dementsprechend hängt SCC von USP28 ab, um wesentliche Mengen des Np63-Proteinüberflusses bei der Tumorbildung und -erhaltung aufrechtzuerhalten. Zum ersten Mal wurde ∆Np63, der Transkriptionsfaktor, in vivo mit einem niedermolekularen Inhibitor gezielt, der auf die Aktivität von USP28 abzielt. Die pharmakologische Hemmung von USP28 war ausreichend, um das Wachstum von SCC-Tumoren in präklinischen Mausmodellen zu verhindern.
Schließlich zeigte diese Arbeit, dass die Kombination von Cisplatin mit USP28-Inhibitoren als neuartige therapeutische Alternative das begrenzt verfügbare Portfolio an SCC-Therapeutika erweitern könnte. Zusammengefasst zeigen die in dieser Dissertation präsentierten Daten, dass die Hemmung von USP28 in SCC die Np63-Proteinhäufigkeit verringert, wodurch der Fanconi-Anämie (FA)-Signalweg und die rekombinatorische DNA-Reparatur herunterreguliert werden. Dementsprechend reduziert die Hemmung von USP28 die Reaktion auf DNA-Schäden und sensibilisiert dadurch SCC- Tumoren für DNA-Schädigungstherapien wie Cisplatin.
KW  - USP28
KW  - Squamous cell carcinoma
KW  - ΔNp63
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-270332
ER  - 
TY  - THES
A1  - Iltzsche, Fabian
T1  - The Role of DREAM/MMB-mediated mitotic gene expression downstream of mutated K-Ras in lung cancer
T1  - Die Rolle DREAM/MMB-vermittelter mitotischer Genexpression unterhalb von mutiertem K-Ras in Lungenkrebs
N2  - The evolutionary conserved Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex has an essential role in transcriptional activation of mitotic genes. MMB target genes as well as the MMB associated transcription factor B-Myb and FoxM1 are highly expressed in a range of different cancer types. The elevated expression of these genes correlates with an advanced tumor state and a poor prognosis. This suggests that MMB could contribute to tumorigenesis by mediating overexpression of mitotic genes. Although MMB has been extensively characterized biochemically, the requirement for MMB to tumorigenesis in vivo remains largely unknown and has not been tested directly so far.
In this study, conditional knockout of the MMB core member Lin9 inhibits tumor formation in vivo in a mouse model of lung cancer driven by oncogenic K-Ras and loss of p53. The incomplete recombination observed within tumors points towards an enormous selection pressure against the complete loss of Lin9. RNA interference (RNAi)-mediated depletion of Lin9 or the MMB associated subunit B-Myb provides evidence that MMB is required for the expression of mitotic genes in lung cancer cells. Moreover, it was demonstrated that proliferation of lung cancer cells strongly depends on MMB. Furthermore, in this study, the relationship of MMB to the p53 tumor suppressor was investigated in a primary lung cancer cell line with restorable p53 function. Expression analysis revealed that mitotic genes are downregulated after p53 re-expression. Moreover, activation of p53 induces formation of the repressive DREAM complex and results in enrichment of DREAM at mitotic gene promoters. Conversely, MMB is displaced at these promoters.
Based on these findings the following model is proposed: In p53-negative cells, mitogenic stimuli foster the switch from DREAM to MMB. Thus, mitotic genes are overexpressed and may promote chromosomal instability and tumorigenesis.
This study provides evidence that MMB contributes to the upregulation of G2/M phase-specific genes in p53-negative cells and suggests that inhibition of MMB (or its target genes) might be a strategy for treatment of lung cancer.
N2  - Der evolutionär konservierte Myb-MuvB (MMB) Multiproteinkomplex hat eine wesentliche Rolle in der transkriptionellen Aktivierung mitotischer Gene. Zielgene des MMB sowie die MMB assoziierten Transkriptionsfaktoren B-Myb und FoxM1 sind hoch exprimiert in einer Bandbreite verschiedener Krebsarten. Die erhöhte Expression dieser Gene korreliert mit einem fortgeschrittenen Tumorstadium und einer geringen Prognose. Das weißt auf darauf hin, dass MMB an der Tumorentstehung beteiligt sein könnte indem es die Überexpression mitotischer Gene fördert. Obwohl MMB biochemisch eingehend untersucht wurde, ist die Erfordernis von MMB zur Tumorentstehung in vivo weitestgehend unbekannt und wurde bisher nicht direkt getestet.
In dieser Studie hemmt der konditionale Knockout der MMB Kerneinheit Lin9 die Tumorbildung in vivo in einem Lungenkrebs-Mausmodell angetrieben durch onkogenes K-Ras und den Verlust von p53. Die unvollständige Rekombination welche in Tumoren beobachtet wurde deutet auf einen starken Selektionsdruck gegen den kompletten Verlust von Lin9 hin. Die Verminderung von Lin9 und der MMB- assoziierten Untereinheit B-Myb durch RNAi-Interferenz (RNAi) liefert Beweise dafür, dass MMB für die Expression mitotischer Gene in Lungenkrebszellen notwendig ist. Zudem wurde gezeigt, dass das Zellwachstum von Lungenkrebszellen stark von MMB abhängig ist. Weiterhin wurde der Zusammenhang zwischen MMB und dem p53-Tumorsuppressor in einer primären Lungenkrebszelllinie mit wiederherstellbarer p53-Funktion untersucht. Expressionsanalysen zeigen, dass mitotische Gene nach Re-expression von p53 runterreguliert werden. Außerdem induziert die Aktivierung von p53 die Bildung des repressiven DREAM-Komplexes und führt zu einer Anreicherung von DREAM an Promotoren mitotischer Gene. Im Gegenzug wird MMB an den Promotoren verdrängt.
Basierend auf den Ergebnissen wird das folgende Model vorgeschlagen: In p53- negativen Zellen begünstigen mitogene Reize den Wechsel von DREAM zu MMB. Dadurch werden mitotische Gene überexprimiert und können so chromosomale Instabilität und Tumorentstehung fördern
Diese Studie liefert Hinweise, dass MMB an der Hochregulation G2/M- Phasenspezifischer Gene in p53-negativen Zellen beteiligt ist und dass die Hemmung von MMB (oder seiner Zielgene) eine Strategie zur Behandlung von Lungenkrebs sein könnte.
KW  - Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (NSCLC)
KW  - Lungenkrebs
KW  - lung cancer
KW  - DREAM complex
KW  - MMB
KW  - K-Ras
KW  - mitotic gene expression
KW  - Mitose
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154108
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kalb, Jacqueline
T1  - The role of BRCA1 and DCP1A in the coordination of transcription and replication in neuroblastoma
T1  - Die Rolle von BRCA1 und DCP1A in der Koordination von Transkription und Replikation im Neuroblastom
N2  - The deregulation of the MYC oncoprotein family plays a major role in tumorigenesis and tumour maintenance of many human tumours. Because of their structure and nuclear localisation, they are defined as undruggable targets which makes it difficult to find direct therapeutic approaches. An alternative approach for targeting MYC-driven tumours is the identification and targeting of partner proteins which score as essential in a synthetic lethality screen.
Neuroblastoma, an aggressive entity of MYCN-driven tumours coming along with a bad prognosis, are dependent on the tumour suppressor protein BRCA1 as synthetic lethal data showed. BRCA1 is recruited to promoter regions in a MYCN-dependent manner. The aim of this study was to characterise the role of BRCA1 in neuroblastoma with molecular biological methods.
BRCA1 prevents the accumulation of RNA Polymerase II (RNAPII) at the promoter region. Its absence results in the formation of DNA/RNA-hybrids, so called R-loops, and DNA damage. To prevent the accumulation of RNAPII, the cell uses DCP1A, a decapping factor known for its cytoplasmatic and nuclear role in mRNA decay. It is the priming factor in the removal of the protective 5’CAP of mRNA, which leads to degradation by exonucleases. BRCA1 is necessary for the chromatin recruitment of DCP1A and its proximity to RNAPII. Cells showed upon acute activation of MYCN a higher dependency on DCP1A. Its activity prevents the deregulation of transcription and leads to proper coordination of transcription and replication. The deregulation of transcription in the absence of DCP1A results in replication fork stalling and leads to activation of the Ataxia telangiectasia and Rad3 related (ATR) kinase. The result is a disturbed cell proliferation to the point of increased apoptosis. The activation of the ATR kinase pathway in the situation where DCP1A is knocked down and MYCN is activated, makes those cells more vulnerable for the treatment with ATR inhibitors.
In summary, the tumour suppressor protein BRCA1 and the decapping factor DCP1A, mainly known for its function in the cytoplasm, have a new nuclear role in a MYCN-dependent context. This study shows their essentiality in the coordination of transcription and replication which leads to an unrestrained growth of tumour cells if uncontrolled.
N2  - Die MYC Onkoproteine spielen in einer Vielzahl humaner Tumore eine entscheidende Rolle und sind in fast allen Fällen dereguliert. Aufgrund ihrer Struktur und Lokalisation im Zellkern gelten sie für die Arzneimittelentwicklung als therapeutisch schwer angreifbar. Der Ansatz der synthetischen Lethalität ist es, Partnerproteine zu finden, die gerade für MYC-getriebene Tumore essenziell sind und diese zu inhibieren.
Neuroblastome, die in einer besonders aggressiven Entität durch eine MYCN-Amplifikation getrieben sind und damit mit einer schlechten Prognose einhergehen, sind abhängig vom Tumorsupressor BRCA1, wie Daten zur synthetischen Lethalität zeigten. BRCA1 wird in Abhängigkeit von MYCN zu Promotoren rekrutiert. Diese Arbeit diente daher der Charakterisierung der Funktionalität von BRCA1 im Neuroblastom.
BRCA1 verhindert die Akkumulation von RNA Polymerase II (RNAPII) in der Promoterregion. Ist BRCA1 nicht präsent, führt dies zur Bildung von DNA/RNA-Hybriden, sogenannten R-loops, und zu DNA Schäden. Um die Akkumulation von RNAPII zu verhindern, nutzt die Zelle DCP1A, einen Decapping Faktor, der sowohl im Cytoplasma als auch im Nukleus eine Rolle im mRNA Abbau spielt. DCP1A entfernt den schützenden 5’CAP der mRNA, wodurch diese von Exonukleasen abgebaut wird. BRCA1 ist notwendig für die Chromatin Bindung von DCP1A und die Rekrutierung zu RNAPII. Zellen mit einer akuten Aktivierung des MYCN Onkoproteins zeigen eine erhöhte Abhängigkeit von DCP1A. DCP1A verhindert eine Deregulation der Transkription, um Transkription mit Replikation erfolgreich zu koordinieren. Andernfalls führt dies beim Verlust von DCP1A zur Blockierung von Replikationsgabeln und der Aktivierung der Ataxia telangiectasia and Rad3 related (ATR) Kinase führt. In der Folge ist das Zellwachstum gestört und Zellen gehen vermehrt in Apoptose. Die Aktivierung des ATR Signalweges beim Verlust von DCP1A und MYCN Aktivierung verhindert vorerst den Zelltod, wodurch diese Zellen jedoch sensitiver auf die Inhibition von ATR reagieren. 
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass BRCA1 als Tumorsupressor und DCP1A als Decapping Faktor, hauptsächlich beschrieben als cytoplasmatisches Protein, eine entscheidende nukleäre Rolle in der Situation einer akuten Aktivierung von MYCN spielen. Dort sind sie essenziell um Transkription mit Replikation zu koordinieren und damit zu einem ungebremsten Wachstum der Tumorzellen beizutragen.
KW  - Neuroblastom
KW  - N-Myc
KW  - Gen BRCA 1
KW  - Transkription
KW  - neuroblastoma
KW  - BRCA1
KW  - Decapping
KW  - MYCN
KW  - transcription/replication conflicts
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-248711
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fuhr, Viktoria
T1  - Target Identification and Validation in Ibrutinib-treated Mantle Cell Lymphoma
T1  - Target-Identifizierung und Validierung im Ibrutinib-behandelten Mantelzell-Lymphom
N2  - Ibrutinib serves as an efficient second-line therapy in relapsed/refractory mantle cell lymphoma. However, resistance to the BTK inhibitor results in a poor prognosis for patients. Since the mechanisms leading to resistance in initially responding tumor cells are poorly understood, this work aimed to decipher acquired features in ibrutinib-surviving cells of a sensitive mantle cell lymphoma cell line and evaluate these potential therapeutic targets in ibrutinib-treated mantle cell lymphoma.
Time-resolved single-cell RNA sequencing was performed to track the transcriptomic evolution of REC-1 cells across 6 and 48 hours of treatment. Single-cell analysis uncovered a subpopulation of REC-1 with potentially greater aggressiveness and survival advantage by benefiting from interaction with the tumor microenvironment. Upregulation of B-cell receptor genes, elevated surface antigen expression of CD52 and metabolic rewiring to higher dependence on oxidative phosphorylation were identified as further potential resistance features of ibrutinib-surviving cells. RNA sequencing after prolonged incubation corroborated the increase in CD52 and oxidative phosphorylation as dominant characteristics of the cells surviving the 4-day treatment, highlighting their potential as therapeutic targets in combination with ibrutinib treatment. Concomitant use of ibrutinib and the oxidative phosphorylation inhibitor IACS-010759 increased toxicity compared to ibrutinib monotherapy due to higher apoptosis and greater inhibition of proliferation. For anti-CD52 therapy, a consecutive approach with ibrutinib pretreatment followed by incubation of surviving cells with a CD52 monoclonal antibody and human serum yielded a synergistic effect, as ibrutinib-surviving mantle cell lymphoma cells were rapidly depleted by complement-dependent cytotoxicity. Regarding the effects on primary tumor cells from mantle cell lymphoma patients, ibrutinib induced upregulation of CD52 in some cases, and increased toxicity of anti-CD52 therapy was observed in ibrutinib-sensitive patient samples after pretreatment with the BTK inhibitor. The likely favorable in vivo efficacy of an anti-CD52 therapy might therefore be restricted to a subgroup of mantle cell lymphoma patients, also in view of the associated side effects.
Given the need for new therapeutic options in mantle cell lymphoma to overcome resistance to ibrutinib, this work highlights the potentially beneficial use of an oxidative phosphorylation inhibitor as add-on therapy. In addition, the findings suggest to further assess the value of anti-CD52 therapy as consolidation to ibrutinib in ibrutinib-sensitive patients with elevated CD52 surface levels on tumor cells to target resistant clones and minimize risk of minimal residual disease and relapse.
N2  - Ibrutinib dient als wirkungsvolle Zweitlinientherapie beim rezidivierten/refraktären Mantelzell-Lymphom. Jedoch führt eine Resistenz gegen den BTK-Inhibitor zu einer schlechten Prognose für die Patienten. Da die Mechanismen, die zur Resistenz in initial ansprechenden Tumorzellen führen, nur unzureichend bekannt sind, hatte diese Arbeit zum Ziel, erworbene Eigenschaften in Ibrutinib-überlebenden Zellen einer sensitiven Mantelzell-Lymphom Zelllinie aufzudecken und darauf basierende therapeutische Ansätze im Ibrutinib-behandelten Mantelzell-Lymphom zu evaluieren.
Eine Einzelzell-RNA-Sequenzierung wurde durchgeführt, um die Entwicklung des Transkriptoms der REC-1 Zellen über eine Behandlung von 6 und 48 Stunden zu verfolgen. Die Einzelzellanalyse offenbarte eine Subpopulation der REC-1 Zelllinie, die möglicherweise eine größere Aggressivität und einen Überlebensvorteil aufwies, da sie von der Interaktion mit dem Tumormikromilieu profitieren könnte. Die Hochregulation von B-Zell Rezeptor Genen, erhöhte Oberflächenantigenexpression von CD52 und eine Umstellung des Metabolismus auf eine stärkere Abhängigkeit von der oxidativen Phosphorylierung wurden als weitere mögliche Resistenzeigenschaften der Ibrutinib-überlebenden Zellen identifiziert. Eine RNA-Sequenzierung nach längerer Inkubation bestätigte den Anstieg von CD52 und oxidativer Phosphorylierung als dominante Merkmale der Zellen, die die 4-tägige Behandlung überlebten, was ihr Potential als therapeutische Ansatzpunkte in Kombination mit einer Ibrutinib Therapie hervorhob. Die gleichzeitige Anwendung von Ibrutinib und dem Inhibitor der oxidativen Phosphorylierung, IACS-010759, erhöhte die Toxizität im Vergleich zur Ibrutinib-Monotherapie aufgrund einer gesteigerten Apoptose und einer stärkeren Hemmung der Proliferation. Bei der Anti-CD52-Therapie erzielte der konsekutive Ansatz mit Ibrutinib-Vorbehandlung und anschließender Inkubation der überlebenden Zellen mit einem monoklonalen CD52-Antikörper und humanem Serum einen synergistischen Effekt, da die unter Ibrutinib überlebenden Zellen schnell durch die komplementabhängige Zytotoxizität eliminiert wurden. Hinsichtlich der Auswirkungen auf primäre Tumorzellen von Mantelzell-Lymphom-Patienten führte Ibrutinib in manchen Fällen zu einer Hochregulierung von CD52, und in Ibrutinib-empfindlichen Patientenproben wurde nach Vorbehandlung mit dem BTK-Inhibitor eine erhöhte Toxizität der Anti-CD52-Therapie beobachtet. Die wahrscheinlich günstige In-vivo-Wirkung einer Anti-CD52-Therapie könnte daher auf eine Subgruppe von Mantelzell-Lymphom Patienten beschränkt sein, auch im Hinblick auf die damit verbundenen Nebenwirkungen.
Angesichts des Bedarfs an neuen therapeutischen Optionen beim Mantelzell-Lymphom zur Überwindung der Ibrutinib-Resistenz unterstreicht diese Arbeit den potentiell vorteilhaften Einsatz eines Inhibitors der oxidativen Phosphorylierung als Zusatztherapie. Darüber hinaus legen die Ergebnisse nahe, den Nutzen einer Anti-CD52-Therapie als Konsolidierung zu Ibrutinib bei Ibrutinib-empfindlichen Patienten mit erhöhter CD52 Oberflächenexpression auf Tumorzellen näher zu untersuchen, um resistente Klone zu beseitigen und das Risiko einer minimalen Resterkrankung und eines Rückfalls zu minimieren.
KW  - B-Zell-Lymphom
KW  - Therapieresistenz
KW  - Mantle cell lymphoma
KW  - Ibrutinib
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-310595
ER  - 
TY  - THES
A1  - Esterlechner, Jasmina
T1  - Role of the DREAM complex in mouse embryonic stem cells and identification of ZO-2 as a new LIN9 interacting protein
T1  - Die Rolle des DREAM-Komplexes in embryonalen Stammzellen der Maus und Identifikation von ZO-2 als neues LIN9- interagierendes Protein
N2  - The DREAM complex plays an important role in regulation of gene expression during the cell cycle. It was previously shown that the DREAM subunits LIN9 and B-MYB are required for early embryonic development and for the maintenance of the inner cell mass in vitro. In this work the effect of LIN9 or B-MYB depletion on embryonic stem cells (ESC) was examined. It demonstrates that LIN9 and B-MYB knock down changes the cell cycle distribution of ESCs and results in an accumulation of cells in G2 and M and in an increase of polyploid cells. By using genome-wide expression studies it was revealed that the depletion of LIN9 leads to downregulation of mitotic genes and to upregulation of differentiation-specific genes. ChIP-on chip experiments determined that mitotic genes are direct targets of LIN9 while lineage specific markers are regulated indirectly. Importantly, depletion of LIN9 does not alter the expression of the pluripotency markers Sox2 and Oct4 and LIN9 depleted ESCs retain alkaline phosphatase activity. I conclude that LIN9 is essential for proliferation and genome stability of ESCs by activating genes with important functions in mitosis and cytokinesis. The exact molecular mechanisms behind this gene activation are still unclear as no DREAM subunit features a catalytically active domain. It is assumed that DREAM interacts with other proteins or co-factors for transcriptional activation. This study discovered potential binding proteins by combining in vivo isotope labeling of proteins with mass spectrometry
(MS) and further analysed the identified interaction of the tight junction protein ZO-2 with DREAM which is cell cycle dependent and strongest in S-phase. ZO-2 depletion results in reduced cell proliferation and decreased G1 gene expression. As no G2/M genes, typical DREAM targets, are affected upon ZO-2 knock down, it is unlikely that ZO-2 binding is needed for a functional DREAM complex. However, this work demonstrates that with (MS)-based quantitative proteomics, DREAM interacting proteins can be identified which might help to elucidate the mechanisms underlying DREAM mediated gene activation.
N2  - Der DREAM Komplex spielt eine bedeutende Rolle in der Genregulation im Verlauf des Zellzyklus. Es wurde gezeigt, dass die DREAM Untereinheiten LIN9 und B-MYB für die frühe Embryogenese und den in vitro Erhalt der inneren Zellmasse erforderlich sind. In der vorligenden Arbeit wurde die Auswirkung von LIN9 und B-MYB Depletierung auf embryonale Stammzellen untersucht. Es zeigt sich, dass Depletion von LIN9 und B-MYB die Zellzyklus-Verteilung von embryonalen Stammzellen beeinflusst, zur Akkumulation der Zellen in G2 und M Phase und zu erhöhter Polyploidie führt. Genomweite Expressionsstudien ergaben, dass die Verringerung von LIN9 in der Runterregulierung von mitotischen und in der Hochregulierung von differenzierungsspezifischen Genen resultiert. ChIP-on-chip Experimente ermittelten, dass LIN9 Mitosegene als direkte Ziele hat, wohingegen entwicklungslinienspezifische Marker indirekt reguliert werden. Wesentlich ist, dass LIN9 Depletion nicht die Expression der Pluripotenzgene Oct4 oder Sox2 beeinflusst und embryonale Stammzellen ihre Alkaline Phosphatase Aktivität behalten. Daraus lässt schließen, dass LIN9
essentiell für die Proliferation und genomische Stabilität von embryonalen Stammzellen ist, in dem es Gene aktiviert, die wichtige Funktionen in Mitose und Zytokinese ausüben. Der exakte Mechanismus hinter der Genaktivierung ist noch nicht geklärt, da keine DREAM
Untereinheit eine katalytisch aktive Domäne aufweist. Vermutlich ist die Interaktion mit weiteren Proteinen oder Co-Faktoren für die Genaktivierung vonnöten. Diese Studie entdeckte mit in vivo Isotop-Markierung von Proteinen und Massenspektrometrie (MS) potentielle
Bindungspartner und untersuchte die identifizierte Bindung mit dem Tight Junction Protein ZO-2 genauer. Diese Bindung ist zellzyklus-abhängig und ist am stärksten
während der S-Phase. ZO-2 Depletion führt zu reduzierter Zellproliferation und verringerter G1-Genexpression. Da keine G2/M Gene, typische DREAM Ziele, von einer ZO-2 Depletion beeinflusst werden, ist es unwahrscheinlich, dass die ZO-2 Bindung für einen funktionellen DREAM Komplex benötigt wird. Jedoch demonstriert diese Studie, dass mit (MS)-basierender, quantitativer Proteomik DREAM interagierende Proteine identifiziert werden können. Dies ist hilfreich um die Mechanismen hinter der DREAM vermittelten Genaktivierung aufzuklären.
KW  - Zellzyklus
KW  - cellcycle
KW  - Stammzelle
KW  - Maus
KW  - stem cells
KW  - DREAM
KW  - Genregulation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-90440
ER  - 
TY  - THES
A1  - Engelmann, Daria Marie
T1  - Regulation of Mammalian Phosphoglycolate Phosphatase
T1  - Regulation der Phosphoglykolat-Phosphatase von Säugetieren
N2  - Mammalian phoshoglycolate phosphatase (PGP, also known as AUM) belongs to the ubiquitous HAD superfamily of phosphatases. As several other members of HAD phosphatases, the Mg2+-dependent dephosphorylation is conducted via a nucleophilic attack from a conserved aspartate residue in the catalytic cleft. The protein structure of PGP could not yet be solved entirely. Only a hybrid consisting of the PGP cap and the PDXP core (pyridoxal phosphatase, closest enzyme paralog) was crystallizable so far. PGP is able to efficiently dephosphorylate 2-phosphoglycolate, 2-phospho-L-lactate, 4-phospho-D-erythronate, and glycerol-3-phosphate in vitro which makes them likely physiological substrates. The first three substrates can be derived from metabolic side reactions (during glycolysis) and inhibit key enzymes in glycolysis and pentose phosphate pathway, the latter is situated at the intersection between glycolysis and lipogenesis. 2-phosphoglycolate can also be released in the context of repair of oxidative DNA damage. The activity of purified PGP can be reversibly inhibited by oxidation - physiologically likely in association with epidermal growth factor (EGF) signal transduction. In fact, an association between persistently lacking PGP activity (via downregulation) and the presence of hyperphosphorylated proteins after EGF stimulation has been identified. Reversible oxidation and transient inactivation of PGP may be particularly important for short-term and feedback regulatory mechanisms (as part of the EGF signaling). Furthermore, cellular proliferation in PGP downregulated cells is constantly reduced. Whole-body PGP inactivation in mice is embryonically lethal. Despite the many well-known features and functions, the knowledge about PGP is still incomplete.
In the present work the influence of reactive oxygen species (ROS) on PGP activity in cells und a possible connection between oxidative stress and the proliferation deficit of PGP downregulated cells was investigated. For the experiments, a spermatogonial cell line was used (due to the high PGP expression in testis). PGP activity can be reversibly inhibited in cellular lysates by H2O2 (as a ROS representative). Reversible oxidation could thus indeed be physiologically important. More oxidative DNA damage (by bleomycin) showed no PGP-dependent effects here. EGF stimulation (as an inducer of transient and well-controlled ROS production), low concentrations of menadione (as an oxidant) and N-acetylcysteine (as an antioxidant) were able to approximate the proliferation rate in PGP downregulated cells to that of control cells. The redox regulation of PGP could thus have an influence on cellular proliferation as a feedback mechanism - a mechanism that could not take place in PGP downregulated cells. However, the connections are probably even more complex and cannot be elucidated by a sole examination of the proliferation rate. The present results can thus only be regarded as preliminary experiments.
For a better understanding of the features and functions of PGP, this work then focused on specific regulation of enzyme activity by pharmacologically applicable small molecules. Four potent inhibitors had previously been identified in a screening campaign. In this work, three of these four inhibiting compounds could be further characterized in experiments with highly purified, recombinant murine and human PGP. Compounds #2 and #9 showed competitive inhibition properties with a markedly rising KM value with little or no change in vmax. The results were consistent for all tested protein variants: the murine and the human PGP as well as a PGP/PDXP hybrid protein. Compound #1 was the most potent and interesting PGP-inhibitory molecule: less change in KM and a constant decrease in vmax as well as a lower impact on the PGP/PDXP hybrid hint at a mixed mode of inhibition as a combination of competitive and non-competitive inhibition. The characterization of the potential inhibitors can serve as a basis for further structural analysis and studies on the complex physiological role of PGP.
N2  - Die Phosphoglykolat-Phosphatase (PGP, auch AUM genannt) in Säugetieren gehört zu der ubiquitär vorkommenden HAD Phosphatasen-Superfamilie. PGPs Proteinstruktur konnte bisher nicht vollständig gelöst werden. Es ließ sich nur ein Hybridenzym, bestehend aus der PGP-Kappe und dem PDXP-Kern (Pyridoxal-Phosphatase, am nächsten verwandtes Enzym), kristallisieren. Wie zahlreiche andere Mitglieder der HAD Phosphatasen, geschieht die Magnesium-abhängige Dephosphorylierung durch eine nukleophile Attacke eines konservierten Aspartat-Rests im katalytischen Zentrum. PGP ist in der Lage 2-Phosphoglykolat, 4-Phospho-D-Erythronat, 2-Phospho-L-Laktat und Glycerol-3-Phosphat in vitro zu dephosphorylieren, was sie zu wahrscheinlichen physiologischen Substraten macht. Die ersten drei Substrate können durch metabolische Nebenreaktionen (während der Glykolyse) entstehen und Schlüsselenzyme in Glykolyse und Pentosephosphatweg inhibieren, das letztgenannte findet sich an der Kreuzung zwischen Glykolyse und Lipogenese. 2-Phosphoglykolat kann auch im Rahmen der Reparatur von oxidativem DNA-Schaden freigesetzt werden. Die Aktivität von gereinigtem PGP kann durch Oxidation - physiologisch wahrscheinlich assoziiert mit der Signaltransduktion des epidermalen Wachstumsfaktors (EGF) - reversibel inhibiert werden. Es wurde nämlich auch ein Zusammenhang zwischen dauerhaft mangelnder PGP-Aktivität (durch Herabregulation) und dem Vorkommen hyperphosphorylierter Proteine nach EGF-Stimulation festgestellt. Reversible Oxidation und vorübergehende Inaktivierung der PGP könnten vor allem für Kurzzeit- und Rückkopplungs-Regulationsmechanismen (im Rahmen der EGF-Signalkaskade) bedeutend sein. Weiterhin ist die zelluläre Proliferation in PGP-herabregulierten Zellen konstant reduziert. Eine PGP-Inaktivierung im gesamten Organismus in Mäusen ist embryonal letal. Trotz der vielen inzwischen bekannten Eigenschaften und Funktionen ist das gesammelte Wissen über PGP noch lückenhaft.
In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst der Einfluss von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) auf die PGP-Aktivität in Zellen und ein möglicher Zusammenhang zwischen oxidativem Stress und dem Proliferationsdefizit von PGP-herabregulierten Zellen untersucht. Für die Experimente wurde (aufgrund der hohen PGP-Expression in Hoden) eine spermatogoniale Zelllinie verwendet. PGP-Aktivität kann in zellulären Lysaten reversibel durch H2O2 (als ROS Vertreter) gehemmt werden. Reversible Oxidation könnte also tatsächlich auch physiologisch von Bedeutung sein. Mehr oxidativer DNA Schaden (durch Bleomycin) zeigte hier keine PGP-abhängigen Effekte. EGF-Stimulation (als Auslöser von transienter und gut kontrollierter ROS-Produktion), niedrigdosiertes Menadion (als Oxidans) und N-Acetylcystein (als Antioxidans) konnten die Proliferationsrate in PGP-herabregulierten Zellen an die von Kontrollzellen annähern. Die Redox-Regulation von PGP könnte als Feedback-Mechanismus also auch Einfluss auf die zelluläre Proliferation haben - ein Mechanismus, der bei PGP herabregulierten Zellen so nicht stattfinden könnte. Wahrscheinlich sind die Zusammenhänge aber noch komplexer und mit einer alleinigen Untersuchung der Proliferationsrate nicht aufzuklären. Die vorliegenden Ergebnisse können also nur als Pionierversuche betrachtet werden.
Um die Merkmale und Funktionen von PGP besser zu verstehen, fokussierte sich die weitere Arbeit auf die spezifische Regulation der Enzymaktivität durch pharmakologisch anwendbare kleine Moleküle. Vier potentielle Inhibitoren waren zuvor in einer Screening-Kampagne identifiziert worden. In dieser Arbeit konnten drei von vier der inhibierenden Moleküle in Experimenten mit hoch-aufgereinigtem, rekombinantem murinem und humanem PGP näher charakterisiert werden. Die Moleküle #2 und #9 zeigten kompetitiv hemmende Eigenschaften mit deutlich steigendem KM-Wert bei geringer oder gar keiner Veränderung der Maximalgeschwindigkeit (vmax). Die Ergebnisse waren bei allen untersuchten Protein-Varianten - murinem und humanem PGP sowie einem PGP/PDXP-Hybrid-Protein - vergleichbar. Molekül #1 war der potenteste und interessanteste PGP-Inhibitor: eine geringere Veränderung des KM-Werts und eine konstante Verminderung von vmax sowie ein reduzierter Einfluss auf den PGP/PDXP-Hybriden weisen auf einen gemischten Inhibitionsmechanismus als Kombination aus kompetitiver und nicht-kompetitiver Hemmung hin. Die Charakterisierung der potentiellen Inhibitoren kann als Basis für weiterführende strukturelle Analysen und der Untersuchung der komplexen physiologischen Rolle von PGP dienen.
KW  - Phosphoglykolatphosphatase
KW  - Regulation
KW  - Inhibitor
KW  - Reaktive Sauerstoffspezies
KW  - Dephosphorylierung
KW  - phosphoglycolate phosphatase
KW  - haloacid dehalogenase phosphatase
KW  - metabolite repair
KW  - Proliferation
KW  - GC1 cells
KW  - reversible oxidation
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-199577
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hanselmann, Steffen
T1  - PRC1 serves as a microtubule-bundling protein and is a potential therapeutic target for lung cancer
T1  - PRC1 dient als ein Mikrotubuli-bündelndes Protein und ist ein potenzielles therapeutisches Target für Lungenkrebs
N2  - Protein regulator of cytokinesis 1 (PRC1) is a microtubule-associated protein with essential roles in mitosis and cytokinesis. Furthermore, the protein is highly expressed in several cancer types which is correlated with aneuploidy and worse patient outcome. In this study it was investigated, whether PRC1 is a potential target for lung cancer as well as its possible nuclear role. 
Elevated PRC1 expression was cell cycle-dependent with increasing levels from S-phase to G2/M-phase of the cell cycle. Thereby, PRC1 localized at the nucleus during interphase and at the central spindle and midbody during mitosis and cytokinesis. Genome-wide expression profiling by RNA sequencing of ectopically expressed PRC1 resulted in activation of the p53 pathway. A mutant version of PRC1, that is unable to enter the nucleus, induced the same gene sets as wildtype PRC1, suggesting that PRC1 has no nuclear-specific functions in lung cancer cells. Finally, PRC1 overexpression leads to proliferation defects, multi-nucleation, and enlargement of cells which was directly linked to microtubule-bundling within the cytoplasm.
For analysis of the requirement of PRC1 in lung cancer, different inducible cell lines were generated to deplete the protein by RNA interference (RNAi) in vitro. PRC1 depletion caused proliferation defects and cytokinesis failures with increased numbers of bi- and multi-nucleated cells compared to non-induced lung cancer cells. Importantly, effects in control cells were less severe as in lung cancer cells. Finally, p53 wildtype lung cancer cells became senescent, whereas p53 mutant cells became apoptotic upon PRC1 depletion. PRC1 is also required for tumorigenesis in vivo, which was shown by using a mouse model for non-small cell lung cancer driven by oncogenic K-RAS and loss of p53. Here, lung tumor area, tumor number, and high-grade tumors were significantly reduced in PRC1 depleted conditions by RNAi. 
In this study, it is shown that PRC1 serves as a microtubule-bundling protein with essential roles in mitosis and cytokinesis. Expression of the protein needs to be tightly regulated to allow unperturbed proliferation of lung cancer cells. It is suggested that besides phosphorylation of PRC1, the nuclear localization might be a protective mechanism for the cells to prevent perinuclear microtubule-bundling. In conclusion, PRC1 could be a potential target of lung cancer as mono therapy or in combination with a chemotherapeutic agent, like cisplatin, which enhanced the negative effects on proliferation of lung cancer cells in vitro.
N2  - Protein-Regulator der Zytokinese 1 (PRC1) ist ein Mikrotubuli-assoziierendes Protein mit wesentlicher Funktion bei der Mitose und Zytokinese. Die Expression des Proteins ist in verschiedenen Krebsarten stark erhöht, was mit Aneuploidie und schlechterer Lebenserwartung der Patienten korreliert. In dieser Untersuchung wurde erforscht, ob PRC1 ein potenzielles therapeutisches Target für die Behandlung von Lungenkrebs darstellt, sowie seine mögliche Zellkern-Funktion untersucht.
Die gesteigerte PRC1-Expression war Zellzyklus-abhängig, mit ansteigendem Expressionslevel von der S-Phase bis zur G2/M-Phase des Zellzyklus. Hierbei ist PRC1 während der Interphase im Zellkern lokalisiert und während der Mitose und Zytokinese an der zentralen Spindel und dem Mittelkörper lokalisiert. Genomweite Expressionsanalysen durch RNA-Sequenzierung nach ektopischer PRC1-Expression resultierte in einer Aktivierung des p53-Signalweges. Eine mutierte Version von PRC1, die nicht imstande ist in den Zellkern zu gelangen, hat dieselbe Gen-Zusammenstellung wie das Wildtyp-PRC1 induziert. Dies deutet auf keine Kern-spezifische Funktion von PRC1 im Lungenkrebs hin. Schlussendlich führt die Überexpression von PRC1 zu Proliferationsdefekten, mehreren Zellkernen und Vergrößerung der Zellen, was im direkten Zusammenhang mit der Mikrotubuli-Bündelung im Zytoplasma steht.
Zur Analyse des Bedarfs von PRC1 im Lungenkrebs wurden verschiedene induzierbare Zelllinien hergestellt, um die Expression des Proteins durch RNA-Interferenz (RNAi) im Zellkultursystem vermindern zu können. Die PRC1-Depletion durch RNAi führte bei Lungenkrebszellen zu Proliferationsdefekten und Zytokinese-Fehlern. Im Vergleich zu nicht-induzierten Lungenkrebszellen zeigte sich ein Anstieg von multinuklearen Zellen. Wichtig war hier, dass Effekte in Kontrollzellen weniger stark waren als in Lungenkrebszellen. Außerdem hat sich gezeigt, dass nach PRC1-Depletion, p53-Wildtyp Lungenkrebszellen seneszent und p53-mutierte Zellen apoptotisch wurden. PRC1 wird auch für die Tumorentstehung in vivo bei einem Mausmodell von nichtkleinzelligem Lungenkrebs, das durch Onkogenes K-RAS und Verlust von p53 getrieben ist, benötigt. Hierbei zeigte sich eine signifikante Reduzierung der Lungentumorfläche, Anzahl der Tumore und hochgradige Tumore durch Depletion von PRC1 durch RNAi. 
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass PRC1 eine wichtige Funktion als Mikrotubuli-bündelndes Protein in der Mitose und Zytokinese hat. Die Expression des Proteins muss genau kontrolliert werden, um eine ungestörte Proliferation von Lungekrebszellen aufrecht zu erhalten. Es wird vorgeschlagen, dass neben der Phosphorylierung von PRC1, die Kern-Lokalisation ein Schutzmechanismus der Zellen vor perinukleärer Mikrotubuli-Bündelung darstellt. Schlussendlich könnte PRC1 ein potentielles therapeutisches Target für Lungenkrebs sein, sowohl als Monotherapie oder auch in Kombination mit chemotherapeutischen Wirkstoffen, wie beispielsweise Cisplatin, was einen zusätzlichen negativen Effekt auf das Zellwachstum im Zellkultur System zeigte.
KW  - Mikrotubuli-assoziiertes Protein (MAP)
KW  - Zellteilung (Zytokinese)
KW  - Mitose
KW  - Zellzyklus
KW  - Mikrotubuli
KW  - Zellkern
KW  - Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom (NSCLC)
KW  - Lungenkrebs
KW  - potenzielles therapeutisches Target
KW  - K-Ras
KW  - p53
KW  - zentrale Spindel und Mittelkörper
KW  - MMB
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-266314
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kumari, Geeta
T1  - Molecular Characterization of the Induction of Cell Cycle Inhibitor p21 in Response to Inhibition of the Mitotic Kinase Aurora B
T1  - Untersuchungen zur Induktion des Zellzyklusinhibitors p21 nach Inhibition der Mitotischen Kinase Aurora B
N2  - Aurora B ist eine mitotische Kinase, die entscheidende Funktionen in der Zellteilung ausübt. Aurora B ist außerdem in einer Vielzahl von Krebsarten mutiert oder überexprimiert. Daher ist die Aurora B Kinase ein attraktives Ziel für die Tumortherapie. Gegenwärtig werden Aurora B-Inhibitoren zur Behandlung von soliden Tumoren und Leukämien in verschiedenen klinischen Studien getestet. Es fehlen jedoch Informationen, welche molekularen Mechanismen den beschriebenen Phänotypen wie Zellzyklusarrest, Aktivierung des Tumorsuppressors p53 und seines Zielgens p21 nach  Aurora B-Hemmung zugrunde liegen.
Hauptziel dieser Arbeit war es die Mechanismen der p21-Induktion nach Hemmung von Aurora B zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass nach Hemmung von  Aurora B die p38 MAPK phosphoryliert und somit aktiviert wird. Experimente mit p38-Inhbitoren belegen, dass p38 für die Induktion von p21 und den Zellzyklusarrest benötigt wird. Die Stabilisierung von p53 nach Aurora B-Inhibition und die Rekrutierung von p53 an den p21-Genpromotor erfolgen jedoch unabhängig vom p38-Signalweg. Stattdessen ist p38 für die Anreicherung der elongierenden RNA-Polymerase II in der kodierenden Region des p21-Gens und für die Bildung des p21 mRNA Transkripts notwendig. Diese Daten zeigen, dass p38 transkriptionelle Elongation des p21-Gens nach Aurora B Hemmung fördert. In weiteren Untersuchungen konnte ich zeigen, dass die Aurora B-Hemmung zu einer Dephosphorylierung des Retinoblastoma-Proteins führt und dadurch eine Abnahme der E2F-abhängigen Transkription bewirkt. Dies löst indirekt einen Zellzyklusarrest aus.
Weiterhin konnte mit Hilfe von synchronisierten Zellen gezeigt werden, dass p21 nach Durchlaufen einer abnormalen Mitose induziert wird, jedoch nicht nach Aurora B-Hemmung in der Interphase. Interessanterweise werden p38, p53 und p21 schon bei partieller Inhibition von Aurora B aktiviert. Die partielle Inhibition von Aurora B führt zu chromosomaler Instabilität aber nicht zum Versagen der Zytokinese und zur Bildung polyploider Zellen. Damit korreliert die Aktivierung des p38-p53-p21-Signalweges nicht mit Tetraploidie sondern mit vermehrter Aneuploidie. Die partielle Hemmung von Aurora B führt außerdem zur vermehrten Entstehung von reaktive Sauerstoffspezies (ROS), welche für die Aktivierung von p38, p21 und für den Zellzyklusarrest benötigt werden. Basierend auf diesen Beobachtungen kann folgendes Modell postuliert werden: Die Hemmung von Aurora B führt zu Fehlern in der Chromosomenverteilung in der Mitose und damit zu Aneuploidie. Dies führt zu vermehrter Produktion von ROS, möglicherweise durch proteotoxischer Stress, hervorgerufen durch die Imbalanz der Proteinbiosynthese in aneuploiden Zellen. ROS bewirkt eine Aktivierung der p38 MAPK und trägt damit zur Induktion von p21 und dem resultierenden Zellzyklusarrest bei. 
Aneuploidie, proteotoxischer und oxidativer Stress stellen Schlüsselmerkmale von Tumorkrankungen dar. Anhand der Ergebnisse dieser Arbeit könnte die Kombination von Aurora B-Hemmstoffen mit Medikamenten, die gezielt aneuploide Zellen angreifen, in Tumorerkrankungen therapeutisch wirksam sein.
N2  - Aurora B is a mitotic kinase that is essential for cell division. Because it is mutated or overexpressed in a range of cancer types, it has been suggested as a novel therapeutic target. Currently chemical inhibitors against Aurora B are in various phases of clinical trials for treatment of solid tumors and leukemia. Information regarding the molecular requirements for the reported phenotypes of Aurora B inhibition such as cell cycle arrest, activation of the tumor suppressor p53 and its target p21 are not well understood. 
In this study, I investigated the requirements for p21 induction after Aurora B inhibition. I found that p38 is phosphorylated and activated when Aurora B is inhibited. Experiments with chemical inhibitors against p38 indicate that p38 is required for p21 induction and cell cycle arrest in response to Aurora B inhibition. p53 induction after impairment of Aurora B function and the recruitment of p53 to its binding site in the p21 gene promoter occur independently of p38 signaling. Instead, I found that p38 is required for the enrichment of the elongating RNA Polymerase II in the coding region of the p21 gene. Furthermore, p38 is required for formation of the full-length p21 mRNA transcript. These data indicate that p38 promotes the transcriptional elongation of p21 gene in response to Aurora B inhibition. In further experiments I could show that the p21 causes cell cycle arrest due to a decrease in E2F-dependent transcription by promoting the dephosphorylation of the retinoblastoma protein.
Using synchronized cells I could show that the induction of p21 in response to Aurora B inhibition requires transition through an aberrant mitosis and does not occur in cells that are arrested in interphase. Interestingly, p38, p53 and p21 are already induced by partial inhibition of Aurora B, which results in aneuploidy but not in cytokinesis failure and in tetraploidy. This supports the notion that activation of p38-p53-p21 signaling correlates with aneuploidy but not with tetraploidy or binucleation. Partial inhibition of Aurora B also leads to increased generation of reactive oxygen species (ROS), which are required for the activation of p38, p21 and cell cycle arrest. Based on these observations I propose the following model: Inhibition of Aurora B leads to chromosome missegregation resulting in aneuploidy.  This results in increased generation of ROS (reactive oxygen species) possibly through proteotoxic stress caused by an imbalance of protein synthesis in aneuploid cells. ROS triggers the activation of p38, which then stimulates the transcriptional elongation of p21 resulting in cell cycle arrest.
Aneuploidy, proteotoxic stress and oxidative stress are hallmarks of cancer cells. Based on my results reported in this study, I suggest that the combination of Aurora B inhibitors with drugs that specifically target aneuploid cells might be a novel strategy for cancer therapy, as this is a lethal combination for proliferation of cancer cells.
KW  - Zellzyklus
KW  - Biomedicine
KW  - Inhibitor
KW  - Cell Cycle
KW  - Aneuploidy
KW  - Aurora B
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-101327
ER  - 
TY  - THES
A1  - Simon, Katja
T1  - Identifying the role of Myb-MuvB in gene expression and proliferation of lung cancer cells
T1  - Identifizierung der Rolle des Myb-MuvB in der Genexpression und der Proliferation von Lungenkrebszellen
N2  - The evolutionary conserved Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex is a transcriptional master regulator of mitotic gene expression. The MMB subunits B-MYB, FOXM1 as well as target genes of MMB are often overexpressed in different cancer types. Elevated expression of these genes correlates with an advanced tumor state and a poor prognosis for patients. Furthermore, it has been reported that pathways, which are involved in regulating the mitotic machinery are attractive for a potential treatment of cancers harbouring Ras mutations (Luo et al., 2009). 
This suggest that the MMB complex could be required for tumorigenesis by mediating overactivity of mitotic genes and that the MMB could be a useful target for lung cancer treatment. However, although MMB has been characterized biochemically, the contribution of MMB to tumorigenesis is largely unknown in particular in vivo. 
In this thesis, it was demonstrated that the MMB complex is required for lung tumorigenesis in vivo in a mouse model of non small cell lung cancer. Elevated levels of B-MYB, NUSAP1 or CENPF in advanced tumors as opposed to low levels of these proteins levels in grade 1 or 2 tumors support the possible contribution of MMB to lung tumorigenesis and the oncogenic potential of B-MYB.The tumor growth promoting function of B-MYB was illustrated by a lower fraction of KI-67 positive cells in vivo and a significantly high impairment in proliferation after loss of B-Myb in vitro. Defects in cytokinesis and an abnormal cell cycle profile after loss of B-Myb underscore the impact of B-MYB on proliferation of lung cancer cell lines. The incomplete recombination of B-Myb in murine lung tumors and in the tumor derived primary cell lines illustrates the selection pressure against the complete loss of B-Myb and further demonstrats that B-Myb is a tumor-essential gene. In the last part of this thesis, the contribution of MMB to the proliferation of human lung cancer cells was demonstrated by the RNAi-mediated depletion of B-Myb. Detection of elevated B-MYB levels in human adenocarcinoma and a reduced proliferation, cytokinesis defects and abnormal cell cycle profile after loss of B-MYB in human lung cancer cell lines underlines the potential of B-MYB to serve as a clinical marker.
N2  - Der evolutionär konservierte Myb-MuvB (MMB) Multiproteinkomplex ist ein transkriptionaler Meisterregulator der mitotischen Genexpression. Die MMB Untereinheiten B-MYB, FOXM1 und ihre Zielgene sind oft überexprimiert in verschiedenen Krebsarten. Die erhöhte Expression dieser Gene korreliert mit einem fortgeschrittenen Tumorstadium und einer schlechten Prognose für Patienten. Außerdem wurde berichtet, dass Signalwege, die die Mitosemaschinerie betreffen, reizvoll sind als mögliches Target für die Behandlung von Ras mutierten Krebsarten (Lao et al., 2009). 
Dies weißt auf darauf hin, dass der MMB Komplex an der Tumorentstehung beteiligt sein könnte, indem er die Überexpression mitotischer Gene fördert und damit ein geeignetes Target zur Behandlung von Krebs darstellen könnte. Obwohl der MMB biochemisch eingehend untersucht wurde, ist die Beteiligung des MMB an der Tumorgenese weitestgehend unbekannt speziell in vivo. 
In dieser Doktorarbeit wurde anhand eines NSCLC Mausmodells gezeigt, dass der MMB für die Lungentumorgenese in vivo erforderlich ist. Erhöhte Level von B-MYB, NUSAP1 oder CENPF in fortgeschrittenen Tumoren und im Gegenzug niedrigen Leveln in Grad 1 und 2 Tumoren unterstreichen die mögliche Beteiligung des MMB an der Lungentumorgenese und das onkogene Potential von B-MYB. Die Tumorwachstum-fördernde Funktion von B-MYB wurde veranschaulicht durch eine geringere Anzahl an KI-67 positiven Zellen in vivo und einem signifikant hohen Beeinträchtigung der Proliferation nach dem Verlust von B-MYB in vitro. Defekte in der Zytokinese und ein abnormales Zellzyklusprofil nach dem Verlust von B-MYB heben den Einfluss von B-Myb auf die Proliferation von Lungenkrebszelllinien hervor. Die unvollständige Rekombination von B-Myb in murinen Lungentumoren und den daraus hergestellten primären Tumorzelllinien veranschaulichen den Selektionsdruck auf den kompletten Verlust von B-MYB und zeigen zusätzlich, dass B-MYB ein für den Tumor essentielles Gen ist. Im letzten Teil der Doktorarbeit konnte die Beteiligung des MMB auf die Proliferation auf Lungenkrebszellen gezeigt werden durch den Verlust von B-MYB durch RNAi-Interferenz (RNAi). Detektion erhöhter B-Myb Level in humanen Adenokarzinomen und eine verminderte Proliferation, Zytokinese-Defekte und ein abnormales Zellzyklusprofil nach B-MYB Verlust in humanen Lungenkrebszelllinien unterstreichen das Potential von B-MYB als klinischer Marker zu fungieren.
KW  - Lungenkrebs
KW  - MMB
KW  - B-MYB
KW  - K-RAS
KW  - lung cancer
KW  - Mitose
KW  - Nicht-kleinzelliges Bronchialkarzinom
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-161814
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weinstock [geb. Pattschull], Grit
T1  - Crosstalk between the MMB complex and YAP in transcriptional regulation of cell cycle genes
T1  - Interaktion zwischen dem MMB-Komplex und YAP bei der transkriptionellen Regulation von Zellzyklusgenen
N2  - The Myb-MuvB (MMB) multiprotein complex is a master regulator of cell cycle-dependent gene expression. Target genes of MMB are expressed at elevated levels in several different cancer types and are included in the chromosomal instability (CIN) signature of lung, brain, and breast tumors. 
This doctoral thesis showed that the complete loss of the MMB core subunit LIN9 leads to strong proliferation defects and nuclear abnormalities in primary lung adenocarcinoma cells. Transcriptome profiling and genome-wide DNA-binding analyses of MMB in lung adenocarcinoma cells revealed that MMB drives the expression of genes linked to cell cycle progression, mitosis, and chromosome segregation by direct binding to promoters of these genes. Unexpectedly, a previously unknown overlap between MMB-dependent genes and several signatures of YAP-regulated genes was identified. YAP is a transcriptional co-activator acting downstream of the Hippo signaling pathway, which is deregulated in many tumor types.  Here, MMB and YAP were found to physically interact and co-regulate a set of mitotic and cytokinetic target genes, which are important in cancer. Furthermore, the activation of mitotic genes and the induction of entry into mitosis by YAP were strongly dependent on MMB. By ChIP-seq and 4C-seq, the genome-wide binding of MMB upon YAP overexpression was analyzed and long-range chromatin interaction sites of selected MMB target gene promoters were identified. Strikingly, YAP strongly promoted chromatin-association of B-MYB through binding to distal enhancer elements that interact with MMB-regulated promoters through chromatin looping. 
Together, the findings of this thesis provide a so far unknown molecular mechanism by which YAP and MMB cooperate to regulate mitotic gene expression and suggest a link between two cancer-relevant signaling pathways.
N2  - Der Myb-MuvB (MMB) Multiproteinkomplex spielt eine wichtige Rolle in der Expression Zellzyklus abhängiger Gene, welche erhöhte Expressionsraten in verschiedenen Krebsarten aufweisen und Teil der sogenannten chromosomalen Instabilitätssignatur (CIN) von Lungen-, Gehirn- und Brusttumoren sind.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Deletion von LIN9, einer zentralen Untereinheit des MMB-Komplexes, in primären Lungenkarzinomzellen der Maus zu starken Proliferationsdefekten und Anomalitäten des Zellkerns führt. Analysen des gesamten Transkriptoms mit Hilfe von RNA-Seq ergaben, dass der MMB-Komplex die Expression einer Gruppe von Genen reguliert, die mit dem Voranschreiten des Zellzyklus, der Mitose und der Trennung der Chromosomen in Verbindung stehen. Die Regulation dieser Gene erfolgt durch direkte Bindung des MMB-Komplexes an die dazugehörigen Promotoren, wie die Analyse der genomweiten DNA-Bindung des MMB-Komplexes durch ChIP-Seq erkennbar werden ließ. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine neuartige Interaktion zwischen MMB und YAP, einem transkriptionellen Co-Aktivator und Effektorprotein des Hippo-Signalweges, gefunden. Die Dysregulation von Hippo/YAP ist an der Entstehung verschiedener Tumorentitäten beteiligt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass YAP mit Untereinheiten von MMB interagiert und dass beide Signalwege ein überlappendes Set von Zielgenen, die für die Entstehung von Tumoren relevant sind, regulieren. Es konnte außerdem nachgewiesen werden, dass YAP den MMB-Komplex benötigt, um die Expression mitotischer Gene zu aktivieren und dass der durch YAP induzierte Eintritt in die Mitose vom MMB-Komplex abhängig ist. 
In einem weiteren Teil der Arbeit wurden mittels ChIP-Seq und 4C-Seq Chromatin-Interaktionen von Promotoren der MMB-Zielgene mit weiter entfernt liegenden Bereichen des Genoms identifiziert. Hierbei konnte festgestellt werden, dass YAP die Bindung der MMB-Untereinheit B-MYB an die Promotoren der MMB-Zielgene verstärkt, indem es an weiter entfernte Enhancer bindet. Diese von YAP gebundenen Enhancer interagieren über Schleifenbildung des Chromatins mit den Promotoren MMB-regulierter Gene. Zusammengefasst konnten die Ergebnisse dieser Arbeit einen bisher unbekannten molekularen Mechanismus für die gemeinsame Regulation von Genen durch den MMB Komplex und YAP enthüllen und somit einen Zusammenhang zwischen zwei krebsrelevanten Signalwegen aufdecken.
KW  - Krebs <Medizin>
KW  - Zellteilung
KW  - Genexpression
KW  - MMB complex
KW  - Hippo pathway
KW  - mitosis
KW  - cytokinesis
KW  - mitotic gene expression
KW  - Lungenkrebs
KW  - Mitose
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-170866
ER  -