Untersuchung der molekularen Funktion des Stammzellfaktors Trim71 in der Karzinogenese

Abstract

Trim71 ist ein hoch konserviertes Gen, das in Vertebraten und Invertebraten als Regulator der Embryonalentwicklung entdeckt wurde. Außerdem konnten neuere Studien zeigen, dass Trim71 eine wichtige Rolle in der Kontrolle der Proliferation und Differenzierung von embryonalen Stammzellen spielt. Die Expression von Trim71 wird stark durch die microRNA let-7 inhibiert, deren Konzentration in pluripotenten Stammzellen sehr gering ist. Erst im Verlauf der Differenzierung wird let-7 hochreguliert, was zu einer Inhibition verschiedener Stammzellfaktoren wie Trim71 führt. Demzufolge beschränkt sich die Expression von Trim71 auf Stammzellen und undifferenzierte Vorläuferzellen. In diesen Zellen inhibiert Trim71 über eine negative Rückkopplung die Expression von let-7.<br /> Kürzlich konnte Trim71 als mRNA bindendes Protein beschrieben werden, das den Abbau bestimmter Ziel-mRNAs fördert. Es bindet unter anderem die mRNA des Zellzyklusregulators Cdkn1a und fördert so die Proliferation von embryonalen Stammzellen. Durch Überexpression von Trim71 konnten diese Ergebnisse im Rahmen dieser Arbeit in HEK293 Zellen bestätigt werden. Zudem wurden, mit Hilfe eines Microarrays neue durch Trim71 regulierte Gene gefunden. Zu den hochregulierten Genen gehörte unter anderem das E2-Ubiquitin-konjugierende-Enzym UBE2C, dessen erhöhte Expression mit einer verstärkten Proliferation korreliert.<br /> Fehlsteuerungen der Proliferation und des Zellzyklus sind maßgeblich an der Entstehung von Krebs beteiligt. Deshalb können viele Zellzyklusgene auch mit Krebs assoziiert werden. UBE2C gilt als vielversprechender Tumormaker, dessen erhöhte Expression in Zusammenhang mit chromosomaler Instabilität, erhöhter Kanzerogenität und Metastasierung steht. Let-7 und Cdnkn1a sind anerkannte Tumorsuppressoren. Ferner konnte gezeigt werden, dass Trim71 selbst in einigen humanen Krebsarten hochreguliert wird und somit als potentielles Onkogen agiert. Aus diesen Gründen war es wichtig, die Rolle von Trim71 in der Kanzerogenese in vivo zu analysieren.<br /> Da der konventionelle Knockout von Trim71 embryonal letal ist, musste zunächst eine adulte Trim71 Knockout-Maus generiert werden. Dazu wurden gefloxte Trim71-Mäuse mit einer Mauslinie verpaart, die die Cre-Rekombinase unter der Kontrolle des humanen Keratin 14 (K14) Promotors exprimiert, was zu einer hautspezifische Ablation von Trim71 führt. Diese K14-Cre/Trim71^fl/fl-Mäuse waren lebensfähig und zeigten keinen Unterschied in der Hautmorphogenese oder der Fellentwicklung. Ferner hatte der epidermale Knockout von Trim71 keinen Einfluss auf die Anzahl und Lokalisation der Haarfollikelstammzellen.<br /> Nach Induktion der Proliferation in der Epidermis waren jedoch klare Unterschiede in der Reaktion auf den Tumorpromotor TPA zu erkennen. K14-Cre/Trim71^fl/fl-Mäuse zeigten eine signifikant schwächere epidermale Hyperplasie, die auf eine reduzierte Proliferation der Keratinozyten zurückgeführt werden konnte.<br /> In einem Modell für Plattenepithelkarzinome in der Maushaut waren K14-Cre/Trim71^fl/fl-Mäuse partiell vor der DMBA/TPA-induzierten Karzinogenese geschützt. Die epidermale Ablation von Trim71 führte zu einer verzögerten Papillombildung und die Tumoranzahl und –größe war reduziert.<br /> Somit konnte im Rahmen dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass Trim71 entscheidend an der Tumorentwicklung beteiligt ist und als Onkogen wirkt. Da Trim71 nur schwach in adultem Gewebe exprimiert wird, aber stark in humanen Tumoren hochreguliert ist, repräsentiert es ein erfolgversprechendes Zielmolekül in der Krebstherapie.