Arbeitsgebiete
Transkriptionelle Kontrolle der Genexpression durch Wildtyp und mutiertes p53
p53 ist ein Transkriptionsfaktor, der nach genotoxischem Stress eine Vielzahl von Genen mit vielfältigen Funktionen in Wachstumskontrolle, DNA Reparatur und Apoptose aktivieren oder reprimieren kann. Ziel dieser p53 Stressantwort ist die Aufrechterhaltung der genomischen Integrität einer Zelle. Dies bedingt eine koordinierte Regulation der Expression von p53 Zielgenen, die über komplexe Interaktionen von p53 mit verschiedenen Erkennungselementen (DNA-Sequenz und –Konformation, kooperierende Faktoren) im Chromatin erreicht wird.
Mutiertes p53 kann zwar nicht mehr sequenz-spezifisch an DNA binden, interagiert aber spezifisch und mit hoher Affinität mit bestimmten DNA Strukturen. Diese struktur-spezifische DNA-Bindung könnte die molekulare Grundlage für die dominant-onkogenen Funktionen von p53 „Hot-Spot“-Mutanten darstellen.
Das Verständnis der komplexen Interaktionen von Wildtyp und mutiertem p53 mit dem Chromatin ist Voraussetzung für die Entwicklung neuer, auf p53-basierenden Tumor-Therapien.
Kooperation von p53 mit viralen Onkogenen in der Tumorentstehung
Die Ausschaltung der Tumorsuppressorfunktionen von p53 ist für DNA Tumorviren eine notwendige Voraussetzung für die virale Replikation und Zelltransformation. Prototypisch ist die Bindung von p53 an das SV40 T-Antigen. Unser Labor hat neue Daten, die zeigen, dass die Interaktion von SV40 T-Antigen mit p53 nicht nur zur Eliminierung der p53 Tumorsuppressorfunktionen führt, sondern auch für die zelluläre Transformation notwendig ist, da p53-negative Zellen durch SV40 nicht mehr transformiert werden können. Wir untersuchen die p53-vermittelten Funktionen, die SV40 T-Antigen eine effiziente Zelltransformation ermöglichen. Eine von uns untersuchte, interessante Möglichkeit ist, dass T-Antigen die Chromatin-Remodeling Eigenschaften von p53 benutzt, um die Genexpression der Zelle auf die Belange einer transformierten Zelle umzustellen.
Kooperation von p53 und Retinoblastom-Proteinen in der Induktion der zellulären Seneszenz
Die Aktivierung von Onkogenen oder der Verlust von Tumorsuppressorproteinen birgt die Gefahr, dass Zellen die Kontrolle über die Proliferation verlieren und sich ein Tumor entwickeln kann. Der Tumorsuppressor p53 wirkt dem entgegen, indem er Zellen mit aberranten Wachstumssignalen in einen irreversiblen Wachstumsarrest überführt, der Merkmale der Seneszenz zeigt. p53 benötigt dazu die Unterstützung der Retinoblastom-Proteine. Ziel unserer Arbeiten ist es, Signalwege und Faktoren zu bestimmen, die den Wachstumsarrest auslösen und aufrechterhalten und damit verhindern, dass die Zelle diesem Arrest entkommt.
Verlust der p53-abhängigen Wachstumskontrolle in Glioblastomen
Glioblastome besitzen in der Regel eine sehr schlechte Prognose. Ein grundlegendes Ereignis in der Entstehung dieser Tumore ist die Inaktivierung von Tumorsuppressoren, die im Falle aberranter Signale den Übergang von Zellen aus der G1 in die S-Phase blockieren, einen seneszenten Wachstumsarrest einleiten und die Zellen dadurch für immer von der Proliferation ausschließen. Der Tumorsuppressor p53 fungiert hier als zentraler Regulator und kooperiert mit den Tumorsuppressoren pRb, p16INK4a und p14ARF. Unser Ziel ist es, zu verstehen, über welche Mechanismen in Tumorzellen p53-abhängige Funktionen der Wachstumskontrolle reaktiviert werden können, um damit die Kontrolle über die Proliferation der Tumorzellen wiederherzustellen.
Genetisch modifizierte Mäuse als Modellsysteme zur Analyse des onkogenen Potentials von mutiertem p53
Mutationen im Gen des Tumorsuppressors p53 eliminieren nicht nur seine Tumorsuppressorfunktionen, sondern verleihen vielen mutierten p53 Proteinen neue, onkogene Eigenschaften. Zur in vivo Analyse dieser onkogenen Funktionen haben wir bi-transgene Mausmodelle entwickelt, in denen in Mamma-Epithelzellen der Maus zusätzlich zur frühen Genregion von SV40 noch p53 „Hot-Spot“ Mutanten exprimiert werden. Bi-transgene Mäuse zeigen im Vergleich zu SV40 mono-transgenen Tieren eine deutliche Tumorprogression. Der Vergleich von SV40 mono-transgenen mit SV40 x mutp53 bi-transgenen Tieren erlaubt die molekulare Analyse des onkogenen Potentials von mutiertem p53.
Analyse der Metastasierungskaskade in Mausmodellen für das Mammakarzinom
Das Gefährliche an Tumorerkrankungen ist das Potential eines Tumors, Metastasen zu bilden, die häufig therapie-resistent sind. Bislang fehlen noch immer sowohl eindeutige prognostische Parameter der Metastasierung, als auch geeignete Therapie-Targets. Maus-Tumormodelle haben den Vorteil der genetischen Homogenität und erlauben so den molekularen Vergleich metastasierender und nicht-metastasierender Tumore bei gleichem genetischem Hintergrund. Auf der Basis unserer SV40-transgenen Tiere entwickeln und charakterisieren wir verschiedene Mausmodelle, die sich im Metastasierungspotential der entstehenden Mammakarzinome unterscheiden. Der Vergleich dieser Tumore auf molekularer Ebene sollte nicht nur Einblicke in molekulare Prozesse der Metastasierung geben, sondern auch geeignete Marker und Angriffspunkte für neue Therapieansätze liefern.
Regulation und Funktion der Telomerase
Telomerase ist ein Ribonukleoprotein-Enzymkomplex, dessen Aktivität in der Mehrzahl maligner humaner Tumore nachweisbar ist und einen entscheidenden Unterschied zwischen mortalen und immortalen Zellen ausmacht. Die Aktivität der Telomerase wird im Wesentlichen über die Expression des hTERT Gens (human Telomerase Reverse Transcriptase) reguliert. Das hTERT Gen kodiert für die katalytische Untereinheit der Telomerase.. Die meisten somatischen Zellen verlieren während der Differenzierung die Expression des hTERT Gens und damit die Telomeraseaktivität. Dagegen kann in etwa 85-90% der menschlichen Tumore eine starke hTERT Genexpression und folglich auch eine hohe Telomeraseaktivität nachgewiesen werden. Diese Beobachtungen machen die Telomerase zu einem wichtigen Angriffspunkt für Diagnose, Prognoseabschätzung und Therapie humaner Tumore. Hierzu ist es allerdings notwendig, die der Aktivität der Telomerase zugrunde liegenden Regulationsmechanismen genau zu kennen. Dies untersuchen wir anhand von in vivo und in vitro Experimenten.
Funktionelle Interaktionen von p53 mit Telomeren und Telomerase
Das Tumorsuppressorprotein p53 spielt eine zentrale Rolle in der Funktion der Telomere und der Telomerase. Zum einen werden Funktionsstörungen der Telomere über p53 vermittelte Signaltransduktion kontrolliert, was sich auch darin spiegelt, dass p53 an den Telomeren zu finden ist und die funktionelle Integrität der Telomere mit beeinflusst. Zum anderen häufen sich Hinweise darauf, dass p53 die Expression und die enzymatische Aktivität der Telomerase reguliert. Wie und unter welchen zellulären Bedingungen dies geschieht, ist allerdings unklar. Wir beschäftigen uns in erster Linie mit der Frage, mit welchen Komponenten der Telomerase p53 interagiert und welchen Einfluss diese Interaktionen auf die Funktion der Telomere und die Aktivität der Telomerase ausübt. Darüber hinaus untersuchen wir den Beitrag von p53 zur transkriptionellen Regulation von Telomerasekomponenten.
Abteilungen & Forschungsgruppen
