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Weltweit stellt das kolorektale Karzinom die dritthäufigste Krebsdiagnose bei Männern und die zweithäufigste bei Frauen dar. Von den bekannten beeinflussbaren Risikofaktoren sind Ernährung, Rauchen und körperliche Aktivität zu nennen, hingegen gelten Alter, familiäre Belastung und männliches Geschlecht als nicht beeinflussbare Risikofaktoren. Neben Genmutationen, welche beispielsweise bei der Familiären Adenomatösen Polyposis coli und beim “Lynch Syndrom” eine wichtige Rolle spielen, kann auch die pathologisch verstärkte Expression von tumorrelevanten Proteinen wie z.B. induzierbare COX-2, Cyclin A, B und D, c-Fos, EGF, MMP-9, VEGF sowie das ubiquitäre RNA-Bindeprotein HuR maßgeblich zur Entstehung des Kolonkarzinoms beitragen. Viele der bislang identifizierten Zielgene des HuRs sind an der Regulation tumorpromovierender Eigenschaften wie Proliferation, Invasion, Metastasierung und Apoptose beteiligt, was HuR zu einem hochattraktiven Target der molekularen Tumortherapie macht. Bislang ist bekannt, dass eine gesteigerte HuR-Bindung an AREs in der 3’UTR vieler Zielgene entweder zur Stabilisierung und/oder
Translationsveränderung von kurzlebigen mRNAs von tumorrelevanten Genprodukten führen kann. Eine pathologisch erhöhte zytosolische HuR Akkumulation, welche bekanntlich oft mit einer ungünstigen Prognose der Tumorpatienten korreliert, wird jedoch im Wesentlichen als Folge eines fehlerhaft regulierten erhöhten Exportes des überwiegend im Zellkern lokalisierten HuR Proteins ins Zytoplasma (sogenanntes “HuR-Shuttling”) betrachtet, während genomische oder epigenetische Mechanismen vermutlich nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Aufklärung der bisher nur wenig bekannten zugrunde liegenden Mechanismen des erhöhten HuR-Shuttlings in der Kolonkarzinom-Zelllinie DLD-1 unter besonderen Berücksichtigung PKCδ-abhängiger Signalwege. Durch Zugabe des pharmakologischen PKCδ-Inhibitors Rottlerin konnte die subzelluläre HuR-Lokalisation in den Kolonkarzinom Zelllinien DLD-1 und SW-620 deutlich reduziert werden, wobei die maximale Wirkung erst nach einer Inhibitionszeit von 16 Stunden erreicht wurde. Diese Beobachtung lässt vermuten, dass Rottlerin die PKCδ Aktivität in DLD-1 Zellen hemmt. Hingegen konnten Inhibitoren von verschiedenen MAPK-Kinasen (SB203580, SP600125, PD98059, Raf-1-Inhibitor) die basale zytoplasmatische HuR Lokalisation nicht beeinflussten, ebensowenig der pharmakologische Inhibitor der Calcium-abhängigen PKCs (PKCα und PKCβ) Gö6976. Auf der anderen Seite bewirkte das Phorbolester PMA eine deutliche Steigerung der PKC-Aktivität. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit nach tumorrelevanten Genen gesucht, deren Expression in humanen Kolonkarzinomzellen posttranskriptionell von HuR und gleichzeitig von PKCδ kontrolliert wird. Mit Hilfe von RNA-Pulldown Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der PKCδ funktionell zu einer starken Reduktion der an HuR-gebundenen mRNAs wie c-myc, cyclin A und D sowie COX-2 führt. Schließlich haben Aktivitätsmessungen der Gesamt-PKC-Aktivität gezeigt, dass diese in Kolonkarzinom-Zelllinien nachweisbar und damit basal aktiv ist. Die Untersuchungsergebnisse dieser Arbeit können zum besseren Verständnis der pathophysiologischen Bedeutung des ubiquitären RNA-Bindeproteins HuR für die Kolonkarzinogenese sowie der prokarzinogenen Rolle der PKCδ im Kolongewebe beitragen.
HuR plays an important role in tumor cell survival mainly through posttranscriptional upregulation of prominent anti-apoptotic genes. In addition, HuR can inhibit the translation of pro-apoptotic factors as we could previously report for caspase-2. Here, we investigated the mechanisms of caspase-2 suppression by HuR and its contribution to chemotherapeutic drug resistance of colon carcinoma cells. In accordance with the significant drug-induced increase in cytoplasmic HuR abundance, doxorubicin and paclitaxel increased the interaction of cytoplasmic HuR with the 5ʹuntranslated region (5ʹUTR) of caspase-2 as shown by RNA pull down assay. Experiments with bicistronic reporter genes furthermore indicate the presence of an internal ribosome entry site (IRES) within the caspase-2-5ʹUTR. Luciferase activity was suppressed either by chemotherapeutic drugs or ectopic expression of HuR. IRES-driven luciferase activity was significantly increased upon siRNA-mediated knockdown of HuR implicating an inhibitory effect of HuR on caspase-2 translation which is further reinforced by chemotherapeutic drugs. Comparison of RNA-binding affinities of recombinant HuR to two fragments of the caspase-2-5ʹUTR by EMSA revealed a critical HuR-binding site residing between nucleotides 111 and 241 of caspase-2-5ʹUTR. Mapping of critical RNA binding domains within HuR revealed that a fusion of RNA recognition motif 2 (RRM2) plus the hinge region confers a full caspase-2-5ʹUTR-binding. Functionally, knockdown of HuR significantly increased the sensitivity of colon cancer cells to drug-induced apoptosis. Importantly, the apoptosis sensitizing effects by HuR knockdown were rescued after silencing of caspase-2. The negative caspase-2 regulation by HuR offers a novel therapeutic target for sensitizing colon carcinoma cells to drug-induced apoptosis.