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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-29776
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2977/


Engelbert, Dirk

Die Bedeutung des Anaphase-Promoting Komplex-Aktivators Cdh1 für die Erhaltung der genetischen Integrität humaner Zellen

The role of the anaphase promting complex cofactor Cdh1 in maintaining genetic integrity of human cells

Dokument1.pdf (7.185 KB) (md5sum: 98b2f58c079cd1267b99d9fafa4f921e)

Kurzfassung in Deutsch

Der Anaphase Promoting Komplex (APC/C) ist eine E3-Ubiquitin-Ligase, die für die spezifische Markierung von Zielproteinen mit Polyubiquitinketten verantwortlich ist, wodurch diese vom Proteasom erkannt und degradiert werden. Der APC/C wird sequenziell durch die beiden Kofaktoren Cdc20 und Cdh1 aktiviert.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung der Rolle des durch Cdh1 aktivierten APC/C in den Zellteilungsprozessen humaner Zellen und der Erhaltung der genomischen Stabilität.
Durch die Methode der lentiviral-vermittelten RNA-Interferenz (RNAi) sollten hierzu stabil Cdh1-supprimierte Zellen generiert, und der Funktionsverlustphänotyp im Hinblick auf Zellzyklusverhalten sowie genetische Instabilität charakterisiert werden.
Die in dieser Dissertation erzielten Ergebnisse bestätigten im wesentlichen aktuelle Modelle für die Zellzyklusregulation durch den APC/C. Die Rolle von Cdh1 in humanen Zellen erwies sich als verzichtbar im Hinblick auf Zellproliferation und Überleben. Insbesondere hatte eine Cdh1-abhängige Cyclinstabilisierung keinen Einfluss auf den zeitlichen Verlauf beim Mitose-G1-Übergang, wodurch der APC/C-Aktivator Cdc20 wohl in seiner Funktion, hauptsächlich dafür verantwortlich zu sein, bestätigt wird. Vielmehr scheint es die Hauptaufgabe von Cdh1 zu sein, die Re-Akkumulation von Cyclinen und anderen Zellzyklusregulatoren zu verhindern, und somit für eine stabile G1-Phase zu sorgen.
Die Depletion von Cdh1 in primären Zellen und Zelllinien führte zu einer Verschiebung des Zellzyklusprofils und hatte die Stabilisierung einer Vielzahl an etablierten APC/C-Substraten in der G1-Phase zur Folge. Hierzu gehörten die Cycline A und B, die Kinasen Aurora A und Plk1, sowie das F-Box-Protein Skp2 und der APC/C-Kofaktor Cdc20. Diese können auf unterschiedliche Art und Weise mit verschiedenen Zellzyklusprozessen wie der akkuraten Beladung von DNA-Replikationsursprüngen oder der Steuerung des G2-M-Übergangs interferieren. Die Substratstabilisierung ist als primäre Ursache für eine p53-abhängige DNA-Schaden-Kontrollpunkt-Aktivierung nicht nur in humanen Zelllinien sondern auch in primären Zellen zu betrachten. Diese p53-Antwort führte zu einem Anstieg der Transkriptionsrate des Cdk-Inhibitors p21. Die p53-abhängige Transaktivierung von p21 wirkt seiner vermehrten Skp2-vermittelten Degradierung entgegen, wodurch sich die Proteinmengen als Netto-Effekt dem Ausgangsniveau anglichen.
Durch die zusätzliche RNAi-induzierte Inaktivierung von p53 wurde gewissermaßen der zweite "Hit" und die Überwindung eines Kontrollpunktes im Hinblick auf eine mögliche Tumorigenese simuliert, da dies zu einem zusätzlich erhöhten Maß an genetischer Instabilität führte. Diese äußerte sich in Form eines erhöhten Proliferationspotenzials von Cdh1-/p53-Doppelmutanten, einer Akkumulation von tetraploiden Zellen und Zellen mit überzähligen Centrosomen, sowie einer erhöhten Inzidenz an multipolaren Mitosen, Anaphasebrücken, DNA-Strangverbindungen zwischen sich teilenden Zellen und Mikronuklei – morphologische Aspekte, die einen möglichen Verlust von genetischer Information repräsentieren.


Kurzfassung in Englisch

Ensuring precise DNA replication and chromosome segregation is essential during cell division in order to provide genomic stability and avoid malignant growth. Proteolytic control of cell cycle regulators by the anaphase-promoting complex activated by Cdh1 (APC/C-Cdh1) is responsible for a stable G1 phase after mitotic exit allowing accurate preparation for DNA replication in the following S phase. APC/C-Cdh1 target proteins are frequently upregulated in tumor cells and inactivation of human Cdh1 might interfere with genome integrity by target stabilization. In this study it is shown that APC/C-Cdh1 is required for
maintaining genomic integrity in primary human cells. Lentiviral-delivered stable suppression of Cdh1 by RNA interference causes aberrant accumulation of
several APC/C-Cdh1 target proteins, such as cyclin A, B, Aurora A or Plk1, which control accurate and equal distribution of the genetic information to daughter cells. This induces a premature and prolonged S phase, mitotic entry delay and defects in chromosome separation and cytokinesis. Cell cycle deregulation by stable knockdown of Cdh1 leads to activation of p53/p21 and genomic instability, which is further increased by codepletion of p53. Thus, stabilization of APC/C-Cdh1 targets may initiate aberrant DNA replication and chromosome separation and trigger a p53-dependent DNA damage response by deregulating G1 in primary human cells.


SWD-Schlagwörter: Anaphase-promoting complex , Zellzyklus, p53
Freie Schlagwörter (deutsch): genetische Instabilität , Cdh1
Freie Schlagwörter (englisch): Anaphase-Promoting Complex, cell cycle, genetic instability, p53, Cdh1
Institut: Institut für Biologie 2
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Neuhaus, Gunther (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.04.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 03.05.2007
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