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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-31565
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2006/3156/


Einfluss von mutiertem p53 auf die Entwicklung von Mammakarzinomen in einem transgenen Mausmodell [Mus musculus (Linneaus)]

Influence of mutant p53 on tumor incidence and progression in a mouse model for mammary carcinoma

Heinlein, Christina

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SWD-Schlagwörter: Protein p53 , Brustkrebs , BALB/c Maus , C-met-Rezeptor
Freie Schlagwörter (Deutsch): Tumorprogression , mutp53 , Progenitorzelle , Mausmodell
Freie Schlagwörter (Englisch): tumor progression , mutp53 , progenitor cells , animal model
Basisklassifikation: 42.13 , 42.20 , 44.81
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Deppert, Wolfgang (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 10.11.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 20.12.2006
Kurzfassung auf Deutsch: In der westlichen Welt erkrankt etwa jede neunte Frau im Laufe ihres Lebens an Brustkrebs. Dies ist in vielen Fällen mit einer Mutation des p53 Tumorsuppressor-Gens verbunden. Bestimmte p53 Hot-Spot-Mutationen können neben dem Verlust der wtp53-Aktivität auch zu einem bislang noch unzureichend verstandenen Zugewinn neuer onkogener Eigenschaften, einem „gain of function“,führen.
Im Zentrum dieser Arbeit stand, ob und inwiefern mutiertes p53 (mutp53) die Entstehung und Progression von Mammakarzinomen beeinflusst. Dabei sollten auch Hinweise auf mögliche Mechanismen einer mutp53 „gain of function“ gewonnen werden.
Das experimentelle System bildeten induzierbare transgene Mausmodelle. Unter der Kontrolle des durch laktotrophe Hormone induzierbaren WAP-Promotors wurden dabei mutp53 Transgene spezifisch in den Epithelzellen der Brustdrüsen adulter weiblicher Tiere exprimiert. Dabei wurde je
eines der beiden untersuchten mutp53 Konstrukte in wtp53 BALB/c Tieren exprimiert, die orthologe Mutationen zu den in humanen Mammakarzinomen am häufigsten vorkommenden p53
Hot-Spot-Mutanten R248W und R273H enthielten. Wie die hier vorgelegten Daten zeigen, initiiert die Expression von mutp53 in somatischen Mammaepithelzellen nicht die Bildung von Mammakarzinomen und ist somit unter diesen Bedingungen offensichtlich kein Initiationsfaktor der Tumorgenese. So ist die Tumoranzahl in mutp53 transgenen Tieren nicht höher als die in BALB/c wt Kontroll-Tieren. Dennoch zeigten alle Mammakarzinome der WAP-mutp53 transgenen Tiere eine globale mutp53 Expression, was auf einen unterstützenden Einfluss von mutp53 in der Tumorgenese hindeutet.
Als nächstes wurde die Rolle von mutp53 in der Tumorprogression untersucht. Basis dieser Untersuchungen bildete die WAP-T Mauslinie T1, die die „frühe“ SV40 Genregion als Transgen trägt. Das durch dieses Transgen kodierte SV40 T-Ag induziert die Entstehung von
Mammakarzinomen und inaktiviert endogenes wtp53, wodurch in bi-transgenen WAP-T x WAP-mutp53 Tieren ein mutp53 „gain of function“ unabhängig von einem dominant-negativen Einfluss
von mutp53 auf wtp53 erfasst werden konnte. Da die Expression von mutp53 in Brustepithelzellen bi-transgener WAP-T1 x WAP-mutp53R270H-H22 Tiere durch T-Ag induziert wurde, spiegelt dieses Modell die Entwicklung eines Mammakarzinoms mit mutiertem p53 beim Menschen wider.
Vergleichende Untersuchungen von mono-transgenen WAP-T1 und bi-transgenen WAP-T1 x WAP-mutp53R270H-H22 Tieren zeigten, dass mutp53 die Tumorinzidenz erhöht, sowie die Invasivität der Mammakarzinome, was zu vermehrter Metastasenbildung führt. Gleichzeitig begünstigt mutp53 die Entstehung heterogener, undifferenzierter und größerer Tumore.
Molekuare Analysen der Mammakarzinome ergaben eine hohe, für jeden Tumor individuell verschiedene Aneuploidie, die unabhängig vom Differenzierungsgrad bei mono- und bi-transgenen Tieren gleichermaßen stark ausgeprägt war. Diese Individualität und Heterogenität der Tiere spiegelte sich auch in den über CGH und Expressionsanalysen erfassten genetischen Alterationen wider. Dabei zeigte sich, dass der mutp53 vermittelte Einfluss auf die Tumorprogression nicht auf eine selektive Amplifikation oder Dysregulation spezifischer Gene zurückgeführt werden kann. Im
Gegensatz dazu konnten gemeinsame Amplifikationen in den undifferenzierten Tumoren aus mono-und bi-transgenen Tieren festgehalten werden, die diese spezifisch von differenzierten Tumoren unterscheidet. Am Charakteristischsten waren Amplifikationen im c-met Lokus, der bis auf eine Ausnahme in allen undifferenzierten Karzinomen amplifiziert war und mit einer 50-100-fachen Erhöhung der c-met Transkription einherging.
Die hier erhobenen Daten zeigen einen bislang noch nicht beschriebenen „gain of function“ Effekt von mutp53 auf die Tumorprogression von Mammakarzinomen. Dieser wirkt sich in einer erhöhten Tumorinzidenz und bevorzugten Entstehung undifferenzierter Tumore aus und könnte über einen
inhibitorischen Effekt von mutp53 auf die Differenzierung von Progenitorzellen des Brustdrüsengewebes vermittelt werden.
Kurzfassung auf Englisch: Breast cancer is one of the most frequently occurring malignancies with about one of every 10 women in western countries being affected by the disease. Functional inactivation of the tumor suppressor gene p53 is an essential event associated with the breast cancer development with the p53 mutations being one of the molecular markers associated with the progressing breast cancer. It is thought that certain p53 hot-spot-mutations, in addition to impairing the tumor suppressing p53 activities, may also lead to an acquisition by mutant p53 (mutp53) proteins of noveloncogenic activities, a phenomenon known as “mutant p53 gain of function”. The mechanisms by which oncogenic mutant p53 proteins promote cancer progression remain poorly understood.
To gain further insights into the mechanisms underlying “gain of function” by mutp53, this study analyzed the impact of mutp53 in the development and progression of breast cancer, by using transgenic mice with the inducible mammary carcinoma. Transgenic BALB/c mice carrying the mutp53 transgene under the control of the whey acidic protein (WAP) -promoter responsive to lactotrophic hormones were constructed. The major advantage of mutp53 transgenic mice as an experimental paradigm is that it allows for the tissue-specific expression of mutp53 in mammary epithelial cells during late pregnancy and lactation. Transgenic mice were obtained that carry, in the background of endogenous wild type p53 (wtp53), different minigenes encoding for mutp53 proteins equivalent to the R245W and the R273H p53 mutants encountered most frequently in human cancers.
The results showed that mutp53 expression in mammary epithelial cells per se does not initiate the development of mammary carcinoma indicating that mutp53 is unlikely to be a tumor initiating factor in this system. Supporting the conclusion, the number of tumors arosen in the transgenic mice does not excess that of the control BALB/c animals expressing only endogenous wtp53. However, the development of mammary carcinoma in the WAP-mutp53 transgenic mice correlated strongly with the expression of mutp53 in these tumors, re-inforcing the idea that mutp53 does have an impact in tumorigenesis. To gain further insights into the roles of mutant p53 in the tumor progression WAP-mutp53 mice were crossed with the WAP-T mice that carry the SV40 early gene region under the control of the WAP promoter. In such bi-transgenic mice, mammary carcinoma develop as a consequence of the T-Ag expression that is induced during pregnancy and leads to a functional elimination of endogenous wtp53. Functional elimination of wtp53 in bi-transgenic WAP-T x WAP-mutp53 mice thus allows to analyze mutp53 gain of function without having to take into account a possible dominant-negative effect of mutp53 on endogenous wtp53. Bi-transgenic WAP-T1 x WAP-mutp53R270H-H22 mice model recapitulates more closely the progressing mammary carcinoma characterized by the loss of heterozygosity for p53.The results revealed that bi-transgenic WAP-T1 x WAP-mutp53R270H-H22 mice showed a higher tumor incidence, worse clinical staging and histological grading, and enhanced metastatic potential compared to WAP-T1 mice. However, the aneuploidy patterns observed in tumors from mono- and bi-transgenic mice did not correlate with the histological grading indicating that the effects of mutp53 on tumor progression could not be attributed solely by the effects of mutp53 on the transcriptome or genome of a tumor cell. Supporting the conclusion, arrayCGH and expression array analysis showed that high grade tumors from either mono- or bi-transgenic mice exhibited amplification of the c-met locus and 50 to 100-fold overexpression of c-met.
Collectively, the results reveal that mutp53 does contribute to the progression of mammary carcinoma. However, the roles of mutp53 extend beyond a sole enhancement of transcription of cancer-associated genes or de-stabilization of the genome. One possibility could be that mutp53 may promote tumor progression by maintaining a low or undifferentiated state of the initiated progenitor cancer cells.

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