| Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand (4MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-307646
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.30764
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 1 August 2016 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Anja-Katrin Boßerhoff |
| Tag der Prüfung: | 31 Juli 2014 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Pathologie |
| Stichwörter / Keywords: | malignant melanoma, AP-1 transcription factors, transcriptional activity |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 30764 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Das maligne Melanom ist ein vom melanozytären Zellsystem ausgehender bösartiger Tumor, der sich überwiegend in der Haut manifestiert. Im Verhältnis zur Tumormasse liegt eine frühe Tendenz zur Metastasierung und folglich eine ungünstige Prognose vor. Demnach besteht eine große Notwendigkeit, die molekularen Mechanismen der Entstehung und Progression des Melanoms aufzuklären, um zukünftig bessere ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Das maligne Melanom ist ein vom melanozytären Zellsystem ausgehender bösartiger Tumor, der sich überwiegend in der Haut manifestiert. Im Verhältnis zur Tumormasse liegt eine frühe Tendenz zur Metastasierung und folglich eine ungünstige Prognose vor. Demnach besteht eine große Notwendigkeit, die molekularen Mechanismen der Entstehung und Progression des Melanoms aufzuklären, um zukünftig bessere Behandlungsstrategien zu entwickeln.
Die Melanomentstehung und –progression ist charakterisiert durch die Entartung von Melanozyten durch verschiedene Gendefekte, de-regulierte Signalwege und Transkriptionsfaktoren. Dabei erwerben die Zellen bestimmte Eigenschaften, die sie folglich als Tumorzellen auszeichnen: erhöhte Proliferationsrate, Verlust von Tumor- Suppressoren, Erwerb invasiver und metastasierender Eigenschaften, replikative Immortalität und vermehrte Angiogenese und Apoptose- Resistenz. An diesem Prozess der Tumorentwicklung spielen verschiedene Moleküle eine entscheidende Rolle. In diesem Zusammenhang stehen Signalwege und Transkriptionsfaktoren im Fokus meiner Analysen.
Transkriptionsfaktoren regulieren die Genexpression auf transkriptioneller Ebene. Durch die Fehlregulation von Transkriptionsfaktoren erfolgt eine De-Regulation mehrerer spezifischer Zielgene, was gravierende funktionelle Veränderungen nach sich ziehen kann. Anormale Transkriptionsaktivität und die damit verbundene veränderte Genexpression kann somit unter Umständen zu einem malignen Zelltyp führen.
Die AP-1-Transkriptionsfaktorfamilie konnten als eine der wichtigsten bezüglich des malignen Melanoms identifiziert werden und setzt sich aus verschiedenen Subfamilien zusammen. (z.B. Jun und Fos). Die Jun Subfamilie besteht aus den Mitgliedern c-Jun, JunB und JunD, zur Fos Subfamilie zählen c-Fos, FosB, Fra-1 und Fra-2. Die AP-1 Aktivität spielt im Rahmen der Tumorgenese eine essentielle Rolle. AP-1 Mitglieder besitzen eine basic leucin zipper Domäne (bZIP), eine DNA-Bindedomäne und eine Transaktivierungsdomäne. AP-1 Transkriptionsfaktoren können nur als Homo- oder Heterodimere aktiv werden.
Im Rahmen dieser Arbeit stand das AP-1 Mitglied c-Jun und dessen Regulation und Funktion im malignen Melanom im Fokus der Analysen Die Regulation von c-Jun erfolgt zum einen posttranskriptionell durch zahlreiche physiologische und pathologische Stimuli. Dabei kann es sich um Zytokine, Wachstumsfaktoren, Stress- Signale oder onkogene Stimuli handeln. Des Weiteren ist c-Jun das wichtigste Substrat des JNK (Jun-N-terminal Kinase) Signalweges und auch konstitutiv aktives ERK führt zu einer Stabilisierung von c-Jun im Melanom. Das Zell-Zelladhäsionsmolekül E-Cadherin ist ein weiterer wichtiger Regulator von c-Jun und spielt bei der Interaktion von Keratinozyten- Keratinozyten oder Keratinozyten- Melanozyten eine Rolle. Durch den Verlust von E-Cadherin kommt es zur epithelial-mesenchymalen Transition (EMT), wodurch die Zellen migratorisches Potential erlangen und die Basalmembran passieren können. Folglich kommt es zum unkontrollierten Melanozytenwachstum, welches wiederum zur Tumorentstehung führt. Unsere Arbeitsgruppe konnte bereits zeigen, dass der Transkriptionsfaktor c-Jun durch den Verlust von E-Cadherin auf Proteinebene stabilisiert wird.
Die Ergebnisse dieser Dissertation zeigen, dass im malignen Melanom neben den bekannten Signalwegen JNK und ERK auch ein alternativer, E-Cadherin abhängiger Signalweg existiert. Dieser Signalweg führt über die Aktivierung des Transkriptionsfaktors ETS-1 zur Expression der GTPase RhoC, welche wiederum die Expression und Aktivierung des Transkriptionsfaktors c-Jun steuert. Zudem konnte die regulatorische Funktion der Mikrotubuli auf den Transkriptionsfaktor c-Jun aufgeklärt werden. Diesbezüglich zeigte sich eine Interaktion zwischen c-Jun und monomerem α-Tubulin, welche den Transkriptionsfaktor c-Jun stabilisiert. Diese Stabilisierung von c-Jun hat eine Steigerung der AP-1 Aktivität, AP-1-DNA Bindungsaktivität und c-Jun Akkumulation im Kern zur Folge. Darüberhinaus konnte Importin 13 als Mediator des c-Jun Kernimports im malignen Melanom identifiziert werden, welches ebenfalls eine Interaktion mit c-Jun und α-Tubulin aufweist. Weitere Analysen bestätigten, dass diese detektierte Interaktion zwischen c-Jun/α-Tubulin/Importin 13 von allen drei Faktoren und der Nuclear Localization Sequence (NLS) von c-Jun abhängig ist.
Durch weitere Analysen konnte eine miRNA identifiziert werden, die miR-125b, welche den Transkriptionsfactor c-Jun und damit die AP-1 Aktivität im Melanom durch direkte Bindung in der kodierenden Region der c-Jun mRNA posttranskriptionell reguliert. Die miR-125b und c-Jun Expression korrelieren im malignen Melanom invers. Nach miR-125b Re-Expression in Melanomzellen konnte eine Verringerung des proliferativen und migratorischen Potentials detektiert werden. Demnach konnten im Rahmen dieser Promotionsarbeit verschiedene molekulare Mechanismen der c-Jun Regulation im malignen Melanom detektiert und aufgeklärt werden.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Malignant melanoma is a highly aggressive cancer derived from melanocytes in the epidermis. Incidence and mortality rates for melanoma are continuously increasing worldwide. Some details about the processes involved in the development and progression of malignant melanoma are known, but the molecular cause of the disease is still unknown. The development and progression of malignant melanoma is ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Malignant melanoma is a highly aggressive cancer derived from melanocytes in the epidermis. Incidence and mortality rates for melanoma are continuously increasing worldwide. Some details about the processes involved in the development and progression of malignant melanoma are known, but the molecular cause of the disease is still unknown.
The development and progression of malignant melanoma is characterized by degradation of melanocytes depending on gene mutations, de-regulated signaling pathways and transcription factors. Consequently, the cells acquire oncogenic characteristics, such as a high proliferation rate, loss of tumor suppressors, an invasive and migratory potential, replicative immortality, increased angiogenesis and resistance to apoptosis. Thereby, a fundamental event in these processes is the de-regulation of cancer-relevant transcription factors. Hence, signaling pathways and transcriptional activity are the main topics of this work.
Transcription factors regulate the gene expression on transcriptional level and the de-regulation of transcription factors can result in a malignant phenotype.
The transcription factor family AP-1 has been identified as a main regulator in melanoma, influencing tumor progression, proliferation, migration, invasion, apoptosis and angiogenesis. This transcription factor family consists of several subfamilies (e.g. JUN and FOS). The JUN subfamily involves the members c-Jun, JunB, and JunD, the FOS subfamily c-Fos, FosB, Fra-1 and Fra-2. The AP-1 activity plays a crucial role in tumorigenesis and those AP-1 transcription factors are composed of basic region-leucine zippers (bZIP), which consist of a basic DNA-binding domain and a leucine zipper domain. The bZIP domain is responsible for dimerization with other bZIP proteins, the DNA-binding domain determines the spectrum of genes controlled by that protein, and the transactivation domain (delta domain) is critical for the regulation of transcriptional activation. Members of the JUN, FOS/ FRA, ATF and MAF families dimerize to form DNA-binding complexes and stimulate transcription of genes containing the AP-1 DNA recognition element 5´-TGA(C/G)TCA-3´.
Several studies have shown that c-Jun is a main regulator of tumor progression in melanoma and is the most important member of the AP-1 transcription factor family in this disease. The expression and activation of c-Jun protein is regulated by several different mechanisms and signaling pathways. In addition to the possible regulation of the transcription factor c-Jun by phosphorylation via the c-Jun N-terminal kinase (JNK) or the kinases ERK1, ERK2 and GSK3ß, further signaling pathways lead to an up-regulation of c-Jun protein and thus AP-1 activity.
The cell adhesion molecule E-Cadherin is an important regulator of c-Jun. The loss of E-Cadherin leads to epithelial to mesenchymal transition (EMT) and hence to a high migratory potential of the cells. Studies of our group already showed that the loss of E-Cadherin in malignant melanoma results in a stabilization of the transcription factor c-Jun on posttranscriptional level.
The results of this work reveal that an E-cadherin-dependent signaling pathway, beside JNK and ERK, regulates the transcription factor c-Jun in malignant melanoma. This alternative signaling pathway leads to the expression of the GTPase RhoC, which is activated by the transcription factor ETS-1. Furthermore, the expression of GTPase RhoC results in an expression and activation of c-Jun. Moreover, we identified the microtubule network as a main regulator of c-JUN activity. Monomeric α-Tubulin was shown to affect c-Jun protein stability by protein-protein interaction. In addition, this protein complex is necessary for c-Jun nuclear localization sequence (NLS)-binding of Importin 13, which was newly revealed to be a transporter for c-Jun nuclear import. Complex formation of α-Tubulin, Importin 13 and c-Jun was essential for c-Jun activity and consequently for a higher proliferation, migration and invasion of melanoma cells.
Additionally, the results in this work demonstrate that the transcription factor c-Jun is regulated via miR-125b in melanoma, thereby indirectly regulating c-Jun target genes. Thus, we identified a novel regulatory mechanism of c-Jun by miR-125b binding to the coding region of c-Jun. We observed that the expression of miR-125b is strongly reduced and c-Jun expression is increased in melanoma cells and tissues. Moreover, we could show that the proliferative and migratory potential of melanoma cells is influenced by miR-125b.
Taken together, in this study several different molecular mechanisms of c-Jun regulation in malignant melanoma could be identified and analyzed in detail.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 00:45
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