Untersuchung der Rolle von icb-1 im Kontext der östrogenvermittelten Genexpression und Proliferation anhand von Knockdown-Modellen

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-222956
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.22295

Konwisorz, Anna

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Date of publication of this fulltext: 13 Oct 2011 09:11

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	13 October 2011
Referee:	PD Dr. Oliver Treeck and Prof. Dr. Olaf Ortmann
Date of exam:	10 October 2011
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Frauenheilkunde und Geburtshilfe (Schwerpunkt Frauenheilkunde)
Keywords:	icb-1, C1orf38, Östrogen, Knockdownmodelle, Proliferation, Brustkrebs, Ovarialkarzinom, Endometriumkarzinom
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	22295

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Abstract (German)

Abstract (German)

Das humane Gen icb-1 (C1orf38 - chromosome 1 open reading frame 38) wurde ursprünglich in Zusammenhang mit Differenzierungsprozessen bei Krebszellen beschrieben. Kürzlich wurde eine Regulation von icb-1 durch Östrogene festgestellt und ein Östrogen- Response-Element (ERE) in seinem Promoter nachgewiesen.
In der vorliegenden Arbeit wurde nun die Bedeutung von icb-1 im Rahmen der östrogenabhängigen Proliferations-regulation von Mamma-, Ovarial- und Endometriumkarzinomzellen untersucht, deren icb-1-Level durch stabile Expression von icb-1-shRNA vermindert war. Als Zellkulturmodelle hierfür dienten die östrogen-abhängige Brustkrebszelllinie MCF-7, die hormon-unabhängigen Ovarialkarzinomzellen SK-OV-3 sowie die sowohl für Östrogenrezeptor α (ERα) als auch für den Progesteronrezeptor (PR) negative Endometriumkarzinomzelllinie HEC-1B. Es wurden Proliferationsassays und Genexpressionsanalysen unter standardisierten Wachstumsbedingungen sowie unter Einfluss von 17-β-Östradiol oder Antiöstrogenen durchgeführt.
Im Rahmen der Experimente konnte zunächst die Rolle von icb-1 bei Differenzierungsprozessen bestätigt werden, da infolge der verminderten Expression dieses Gens eine Downregulation von Differenzierungsmarkern wie des Epithelzellmarkers KRT8 bei allen drei Zelllinien sowie von GFI1 und LALBA bei HEC-1B zu beobachten war. Ebenso bestätigte sich die vermutete Bedeutung von icb-1 im Östrogensystem: Der Knockdown von icb-1 ermöglichte eine signifikante proliferative Östrogenantwort der zuvor hormonresistenten SK-OV-3-Zellen. Diese Transformation von SK-OV-3 in einen hormonsensiblen Phänotyp ging einher mit einer Hochregulation von ERα und einer signifikanten Verringerung der mRNA-Level von ERβ. Ebenso war die Expression östrogen-responsiver Gene wie Fibulin 1c, FOS oder des PR bei SK-OV-3-Zellen mit stabiler Expression der icb-1-shRNA erhöht. Dass der icb-1-Knockdown auch bei MCF-7 ähnliche Effekte in Bezug auf die Genexpression bewirkte, unterstützt die Annahme einer generellen Rolle von icb-1 bei der zellulären Östrogenantwort. Bei der rezeptornegativen Zelllinie HEC-1B hingegen fehlten diese Veränderungen, was auf eine Abhängigkeit der Effekte von ERα hindeutet.
Die vorliegenden Daten lassen somit eine antagonistische Funktion des differenzierungsassoziierten Gens icb-1 auf die zelluläre Östrogenantwort vermuten, wodurch auch die östradiol-getriggerte Proliferation gehemmt werden kann. Die molekularen Mechanismen dieses inhibitorischen Effekts von icb-1 auf zelluläre Östrogensignalwege könnten auf der Begrenzung der Transkriptkopien von ERα bei gleichzeitigem Erhalt hoher ERβ-Level beruhen. Hierdurch würden sowohl die Transkription östrogen-responsiver Gene als auch das Zellwachstum gehemmt. Die Identifikation von icb-1 als neuem Einflussfaktor bei endokrin stimulierten Karzinomen gibt Anlass für weitere Studien zur Bedeutung dieses Gens bei der Krebsentstehung und möglichen Therapieansätzen.

Translation of the abstract (English)

Human gene icb-1 or chromosome 1 open reading frame 38 (C1orf38) initially was described
to be involved in differentiation processes of cancer cells. Recently, icb-1 was identified as an estrogen target gene, and an estrogen response element was found in its promoter. In this study, the role of icb-1 in regulation of estrogen dependent proliferation of breast, ovarian and endometrial cancer cells was studied. In these cell lines expression of icb-1 was knocked down by stable transfection with a specific shRNA plasmid followed by G-418 selection. As cell culture models, three different cell lines were chosen: Estrogen-dependent breast cancer cells MCF-7, hormone-unresponsive ovarian cancer cells SK-OV-3 and both ERα und ERβ negative endometrial cancer cells HEC-1B.
Then, proliferation and gene expression studies were carried out under standard cell culture conditions as well as in an environment containing 17-β-estradiol or antiestrogens.
The experiments confirmed the role of icb-1 in cell differentiation processes, as knockdown-cells showed a significantly reduced gene expression of epithelial cell marker KRT8 in all cell lines. Furthermore, HEC-1B/KD contained significantly less GFI-1 and LALBA mRNA.
Moreover, the data support the suggested role of icb-1 in cellular estrogen response. Knockdown of icb-1 enabled a considerable estrogen response of SK-OV-3 cells in terms of proliferation. This transformation of SK-OV-3 cells into an estrogen-responsive phenotype was accompanied by upregulation of estrogen receptor α (ERα) expression and a significant decrease of ERβ-mRNA level. Expression of ERα-dependent genes, progesterone receptor, fibulin 1c, and c-fos was elevated in SK-OV-3 cells stably expressing icb-1-shRNA. In MCF-7 cells, icb-1 knockdown exerted similar effects on gene expression, supporting a general role of icb-1 in estrogen responsiveness. In contrast, receptor negative cell line HEC-1B showed no reaction, which supports the thesis that this effect is dependent on ERα.
The available data suggest that differentiation-associated gene icb-1 might exert antagonistic actions on cellular estrogen response, which can result in inhibition of estradiol-triggered proliferation. The molecular mechanisms mediating this inhibitory effect of icb-1 on estrogen signalling are suggested to be limitation of ERα transcript levels while sustaining high levels of ERβ, reducing both activation of ERα target genes and cellular proliferation. The identification of icb-1 as a new player in hormone dependent cancer encourages further studies on the significance of this gene in cancer development and therapy.

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