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Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen N-Myc und Aurora-A im MYCN-amplifizierten Neuroblastom

Characterization of the Interaction between N-Myc and Aurora-A in MYCN amplified Neuroblastomas

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-186600
  • Im Neuroblastom ist die Amplifikation des MYCN-Gens, eines Mitglieds der MYC-Onkogenfamilie, mit einer ungünstigen Prognose assoziiert. Der von dem Gen kodierte Transkriptionsfaktor N-Myc ist für die Proliferation der MYCN-amplifizierten Neuroblastomzelllinien notwendig und seine Depletion oder Destabilisierung führen zum Proliferationsarrest (Otto et al., 2009). Da N-Myc auf Proteinebene durch die Interaktion mit der mitotischen Kinase Aurora-A stabilisiert wird, bewirkt deren Depletion oder die Hemmung der Interaktion der beiden ProteineIm Neuroblastom ist die Amplifikation des MYCN-Gens, eines Mitglieds der MYC-Onkogenfamilie, mit einer ungünstigen Prognose assoziiert. Der von dem Gen kodierte Transkriptionsfaktor N-Myc ist für die Proliferation der MYCN-amplifizierten Neuroblastomzelllinien notwendig und seine Depletion oder Destabilisierung führen zum Proliferationsarrest (Otto et al., 2009). Da N-Myc auf Proteinebene durch die Interaktion mit der mitotischen Kinase Aurora-A stabilisiert wird, bewirkt deren Depletion oder die Hemmung der Interaktion der beiden Proteine mittels spezieller Aurora- A-Inhibitoren (z.B. MLN8054 und MLN8237) ebenso eine Hemmung der Proliferation – in vitro und in vivo (Brockmann et al., 2013). Bisher ist jedoch unklar, über welchen Mechanismus Aurora-A die Stabilisierung von N-Myc erreicht, die Kinaseaktivität spielt hierbei jedoch keine Rolle (Otto et al., 2009). Eine Möglichkeit stellt die Rekrutierung von Usps dar, die das angehängte Ubiquitinsignal so modifizieren, dass die Erkennung und der Abbau des Proteins durch das Proteasom verringert werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Wirkung von Usp7 und Usp11 auf die Stabilität von N-Myc untersucht. Für beide konnte in Immunpräzipitationen die Interaktion mit N-Myc gezeigt werden. Ebenso erhöhten beide Proteasen in Überexpressionsexperimenten die vorhandene Menge an NMyc. Die Depletion von Usp7 mittels shRNAs führte in IMR-32 zu einem Arrest in der G1-Phase und zur Differenzierung der Zellen. Gleichzeitig wurden stark erniedrigte mRNA- und Proteinmengen von N-Myc und Aurora-A nachgewiesen. Es konnte jedoch nicht eindeutig gezeigt werden, ob die beobachteten zellulären Effekte durch eine vermehrte proteasomale Degradation von N-Myc begründet sind oder ob dabei die veränderte Regulation weiterer Zielproteine von Usp7 eine Rolle spielt. Die Depletion von Usp11 mit shRNAs bewirkte eine Abnahme der N-Myc-Mengen auf posttranslationaler Ebene. Somit stellen beide Usps vielversprechende Angriffspunkte einer gezielten Therapie in MYCN-amplifizierten Neuroblastomen dar und sollten deshalb Gegenstand weiterführender Untersuchungen sein. Über welche Proteindomäne in N-Myc die Interaktion mit Aurora-A stattfindet ist nicht bekannt. Eine mögliche Pseudosubstratbindungssequenz in Myc-Box I (Idee Richard Bayliss, University of Leicester) wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht. Durch Mutation dieser Sequenz sollte die Bindung von Aurora-A unmöglich gemacht werden. Allerdings wurde die erwartete Abnahme der Stärke der Interaktion von Aurora-A und N-Myc durch die Mutation ebensowenig beobachtet wie eine verringerte Stabilität. Die Regulation der Phosphorylierung von N-Myc im Verlauf des Zellzyklus wurde durch die Mutation beeinträchtigt. Wie diese Veränderung exakt zu begründen ist bedarf weiterer Experimenteshow moreshow less
  • Neuroblastomas with an amplification of the MYCN-gene, a member of the MYC-oncogene family, are associated with a poor prognosis. The transcription factor encoded by this gene, N-Myc, is essential for the proliferation of MYCN-amplified neuroblastoma cell lines and its depletion or destabilization leads to an arrest of proliferation (Otto et al., 2009). Since N-Myc is stabilized by the interaction with the mitotic kinase Aurora-A, the depletion of the kinase or the inhibition of the interaction with N-Myc using a special class of Aurora-ANeuroblastomas with an amplification of the MYCN-gene, a member of the MYC-oncogene family, are associated with a poor prognosis. The transcription factor encoded by this gene, N-Myc, is essential for the proliferation of MYCN-amplified neuroblastoma cell lines and its depletion or destabilization leads to an arrest of proliferation (Otto et al., 2009). Since N-Myc is stabilized by the interaction with the mitotic kinase Aurora-A, the depletion of the kinase or the inhibition of the interaction with N-Myc using a special class of Aurora-A inhibitors (e.g. MLN8054 and MLN8237) inhibits proliferation – in vitro and in vivo (Brockmann et al., 2013). Up to date it is not known by which mechanism Aurora-A is able to stabilize N-Myc preventing it from Fbxw7-mediated proteasomal degradation, interestingly the Aurora-A kinase activity is not necessary (Otto et al., 2009). One possible explanation is the recruitment of Usps, which modify the attached ubiquitin signal and therefore reduce the recognition and degradation of the protein by the proteasome. In this thesis the influence of Usp7 and Usp11 on N-Myc stability was studied. For both the interaction with N-Myc was shown in immune precipitations. Furthermore the overexpression of both proteases increased the amount of N-Myc protein in transfection experiments. The depletion of Usp7 via shRNAs caused the arrest of IMR-32 cells in G1-phase and the differentiation of the cells. Simultaneously strongly reduced amounts of N-Myc and Aurora-A mRNA and proteins were observed. However it could not be shown that the observed effects were mediated by an increased proteasomal degradation of N-Myc and not via the changed regulation of other targets of Usp7. The depletion of Usp11 led to a decrease of the N-Myc amounts, whereas mRNA-levels were unaffected. Thus both Usps are promising targets for a targeted therapy of MYCN-amplified neuroblastomas and the underlying mechanism should be the object of further research. Furthermore the N-Myc domain binding to Aurora-A still remains to be idientified. A possible pseudosubstrate binding site in Myc-Box I (idea of Richard Bayliss, University of Leicester) was investigated in this thesis. To inhibit the possible binding of Aurora-A to this site, two lysines in Myc-Box I were mutated to glutamate (KK51EE). Nonetheless neither the expected decrease of the intensity of interaction of N-Myc and Aurora-A was observed nor was a decrease of the stability of N-Myc. The regulation of the phosphorylation of N-Myc during the cell cycle was changed through the mutagenesis however. It must be clarified in further experiments, what the reasons for this change are.show moreshow less

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Metadaten
Author: Johannes Dirks
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-186600
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften
Referee:Prof. Dr. Martin Eilers
Date of final exam:2019/08/13
Language:German
Year of Completion:2019
DOI:https://doi.org/10.25972/OPUS-18660
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 616 Krankheiten
GND Keyword:Neuroblastom; N-Myc
Tag:Aurora-A
Release Date:2019/09/11
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand