Identifizierung von Kaiso Like 1 (Zbtb4) als negativem Regulator der P21CIP1-Expression, Interaktionspartner von Miz1 und Histondeacetylasen sowie Modulator der zellulären p53-Antwort

Kaiso Like 1 (Zbtb4) ist ein neu identifiziertes Protein, das zur Familie der BTB/POZ-Domänen-Zinkfinger-Proteine zählt. Aufgrund seiner Homologie zu dem Transkriptionsfaktor und POZ-Protein Kaiso wurde es Kaiso Like 1 benannt. Wegen seiner Gruppenzugehörigkeit zu den BTB-Proteinen wird es auch Zbtb...

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Main Author: Schmitz, Judith
Contributors: Eilers, Martin (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2009
Molekularbiologie und Tumorforschung
Subjects:
p53
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Kaiso Like 1 (Zbtb4) ist ein neu identifiziertes Protein, das zur Familie der BTB/POZ-Domänen-Zinkfinger-Proteine zählt. Aufgrund seiner Homologie zu dem Transkriptionsfaktor und POZ-Protein Kaiso wurde es Kaiso Like 1 benannt. Wegen seiner Gruppenzugehörigkeit zu den BTB-Proteinen wird es auch Zbtb4 genannt. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit war über Kaiso Like 1 (KL1) einzig bekannt, dass die Expression seiner mRNA in Neuroblastomen, die mit einer schlechten Prognose einhergehen, gegenüber Neuroblastomen mit einer guten Prognose herunterreguliert ist. Eine Oncomine-Datenbankanalyse hat dieses Expressionsmuster für viele weitere solide Tumoren bestätigt. Ebenso hat sie ergeben, dass die mRNA-Expression von KL1 in soliden Tumoren im Vergleich zu Normalgewebe herunterreguliert ist. Ziel dieser Arbeit war es daher, KL1 näher zu charakterisieren, hierbei Interaktionspartner und Zielgene sowie eine mögliche biologische Funktion zu identifizieren. Zur Charakterisierung wurde KL1 im Zellkultursystem sowohl überexprimiert als auch depletiert. Eine starke Überexpression von KL1 induziert Apoptose in humanen Zelllinien, die durch eine FACS-Analyse nachgewiesen werden konnte. Zellen, die KL1 in geringen Mengen überexprimieren, sowie KL1-depletierte Zellen weisen jedoch unter normalen Zellkulturbedingungen keinen spezifischen Phänotyp im Vergleich zu Kontrollzellen auf. Um eine biologische Funktion von KL1 zu identifizieren, dessen mRNA-Expression in schlecht prognostischen Tumoren herunterreguliert ist, wurde KL1 in der Neuroblastomzelllinie SH-EP depletiert und die Zellen mit verschiedenen in der Neuroblastomtherapie eingesetzten Chemotherapeutika behandelt. KL1-depletierte Zellen überleben die Behandlung mit niedrig dosiertem Vincristin, während die Kontrollzellen absterben. Vincristin induziert keinen DNA-Schaden, sondern hemmt, niedrig dosiert, die Dynamik der Mikrotubuli. Dies führt zu einer Aktivierung von p53, welches daraufhin seine pro-apoptotischen Zielgene sowie P21CIP1 aktivieren kann, über das p53 den G1-Arrest im Zellzyklus vermittelt. In dieser Arbeit wurde die Ursache für die Resistenz KL1-depletierter Zellen herausgefunden: KL1 blockiert spezifisch den p53 induzierten G1-Arrest, indem es als Repressor die Transaktivierung seines neu identifizierten Zielgenes P21CIP1 hemmt. In KL1-depletierten Zellen entfällt diese Repression, so dass sich die p53-Antwort nach Behandlung mit niedrig dosiertem Vincristin von Apoptose in Richtung G1-Arrest mit anschließend niedriger Proliferationsrate verschiebt. Eine gleichzeitige Depletion von P21CIP1 hebt die Resistenz KL1-depletierter Zellen gegenüber Vincristin größtenteils wieder auf. Um zu zeigen, dass KL1 die p53-Antwort generell und nicht nur nach Behandlung mit Vincristin moduliert, wurden SH-EP-Zellen, die KL1 überexprimieren, sowie Kontrollzellen mit Nutlin-3, einem Stabilisator der p53-Aktivität, behandelt. Während die Kontrollzellen unter den gewählten Bedingungen mit einem G1-Arrest (nicht mit Apoptose) auf die Behandlung reagieren, durchlaufen SH-EPZellen, die KL1 überexprimieren, einen normalen Zellzyklus. Die KL1 vermittelte Repression der P21CIP1-Expression erfolgt dabei unabhängig von p53, wahrscheinlich durch Interaktion mit Miz1 und Histondeacetylase-Repressorkomplexen am P21CIP1-Promotor: In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Hemmung der Histondeacetylase-Aktivität zu einer Abnahme der KL1 vermittelten Repression der P21CIP1-Expression führt und KL1 die Miz1 vermittelte Transaktivierung des P21CIP1-Promotors in Reporter-Assays blockiert. Darüber hinaus wurde in Co-Immunopräzipitationsanalysen eine Interaktion zwischen den exogenen Proteinen KL1 und Miz1 unter anderem mit der Histondeacetylase 2 nachgewiesen. Ebenso gelang der Interaktionsnachweis von KL1 und endogenem Miz1. Eine In-vivo-Bindung von KL1 an den P21CIP1-Promotor und eine In-vitro-Bindung von KL1 an KL1-Bindungssequenzen des P21CIP1-Promotors sowie an Miz1-Bindungssequenzen, wenn Miz1 co-exprimiert wurde, konnte ebenso nachgewiesen werden. In dieser Doktorarbeit wurde KL1 über die Hemmung von P21CIP1 als ein weiterer Faktor in Neuroblastomzellen identifiziert, der die p53-Antwort kontrolliert. Andere Studien zeigen, dass p21Cip1 je nach zellulärem Kontext eine Funktion als Tumorsuppressor oder als Onkogen ausüben kann. KL1 als Repressor der P21CIP1-Expression könnte demnach die onkogene Funktion von p21Cip1 in soliden Tumoren hemmen. Darin könnte der Grund für die Herunterregulation der KL1-mRNA-Expression liegen. Als therapeutisches target eignet sich KL1 jedoch nicht generell. Die Herunterregulation seiner Expression führt nur spezifisch zu einer Resistenz gegenüber niedrig dosiertem Vincristin und nicht gegenüber anderen in der Neuroblastomtherapie eingesetzten Chemotherapeutika. Ursache hierfür ist, dass DNA schädigende Chemotherapeutika nicht nur einen p53 vermittelten G1-Arrest induzieren, der durch KL1 über Hemmung der P21CIP1-Expression blockiert werden kann, sondern auch einen G2-Arrest, der unabhängig von p21Cip1 ist.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2009.0580