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The signal transducer and activator of transcription Stat5 is transiently activated by growth factor and cytokine signals in normal cells, but its persistent activation has been observed in a wide range of human tumors. Aberrant Stat5 activity was initially observed in leukemias, but subsequently also found in carcinomas. We investigated the importance of Stat5 in human tumor cell lines. shRNA mediated downregulation of Stat5 revealed the dependence of prostate and breast cancer cells on the expression of this transcription factor. We extended these inhibition studies and derived a peptide aptamer (PA) ligand, which directly interacts with the DNA-binding domain of Stat5 in a yeast-two-hybrid screen. The Stat5 specific PA sequence is embedded in a thioredoxin (hTRX) scaffold protein. The resulting recombinant protein S5-DBD-PA was expressed in bacteria, purified and introduced into tumor cells by protein transduction. Alternatively, S5-DBD-PA was expressed in the tumor cells after infection with a S5-DBD-PA encoding gene transfer vector. Both strategies impaired the DNA-binding ability of Stat5, suppressed Stat5 dependent transactivation and caused its intracellular degradation. Our experiments describe a peptide based inhibitor of Stat5 protein activity which can serve as a lead for the development of a clinically useful compound for cancer treatment.
Die phylogenetisch hochkonservierte Jak/Stat‐Signaltransduktionskaskade repräsentiert eines der zentralen Säulen zellulärer Signalübertragung eukaryotischer Organismen. Ubiquitär im Organismus exprimiert und über eine Vielzahl von Zytokinen, Hormonen und Wachstumsfaktoren aktiviert, sind Stat‐Transkriptionsfaktoren maßgeblich an dem Erhalt der Physiologie und Homöostase von Organen und Geweben beteiligt. So sind die Mitglieder Stat5A und Stat5B (als homologe Proteine im Verbund als Stat5 bezeichnet) entscheidende Regulatoren des Immunsystems und der Hämatopoese, der Funktion und Entwicklung des Prostata‐ und Brustdrüsengewebes (Mammogenese) oder bestimmter Funktionen der Leber. Wie auch Stat3, konnten Stat5 Proteine in aberrant aktiver Form in verschiedensten Typen und Stadien humaner Tumore nachgewiesen werden, wo sie über die Expression ihrer Zielgene sowie über weitere nicht‐kanonische Funktionen im Zytoplasma und im Zellkern einer fortschreitend malignen Entartung entscheidend beitragen. Als Folge der Unterstützung essentieller Tumorgenese‐
Mechanismen, wie gesteigertes Zellwachstum, Apoptosehemmung, Migration und Metastasierung, Sauerstoff‐unabhängiger Energiestoffwechsel, Angiogenese oder Umgehung der Immunabwehr, entwickeln Tumore häufig eine Abhängigkeit gegenüber der gesteigerten Aktivität dieser Vertreter der Stat‐Proteinfamilie und reagieren mit einem Wachstumsstopp und Apoptoseinduktion auf ihre Inhibierung. Perspektivisch stellt die gezielte Interferenz mit aberranten, Tumortyp‐spezifischen Stat5‐Aktivitäten einen relevanten Ansatz in der personalisierten Therapie Stat5‐abhängiger Tumore, vorrangig leukämischen Ursprungs, dar. ...