Die Rolle des Transkriptionsfaktors Grainyhead-like 2 (GRHL2) in der Karzinogenese

Abstract

Ziel dieses Promotionsvorhabens war die Identifizierung von Genen, die an der Entstehung und Progression des humanen Mammakarzinoms beteiligt sind. Zu diesem Zweck wurde ein experimenteller Ansatz, den man als „Retrovirus-vermittelte cDNA-Expressionklonierung von Proto-Onkogenen“ bezeichnen kann, durchgeführt. Mit Hilfe dieses sehr aufwendigen „genetischen Screenings“, das im Rahmen dieses Promotionsvorhabens auch konzeptionell weiterentwickelt werden konnte, wurden insgesamt 17 Gene mit transformierenden Eigenschaften identifiziert. Sieben dieser Gene konnten bisher noch keine eindeutigen Funktionen in der Zelle zugeordnet werden und sind deshalb als neue Proto-Onkogene einzustufen. Für weiterführende Studien wurde eines dieser sieben Gene, nämlich der Transkriptionsfaktor GRHL2, ausgewählt. Die onkogenen Eigenschaften von GRHL2 konnten eindrucksvoll dadurch bestätigt werden, dass die Überexpression von GRHL2 in NIH3T3-Fibroblasten deutliche morphologische Veränderungen, einen Anstieg in der Zellproliferation, ein verankerungsunabhängiges Wachstum im Weich-Agar-Assay und auch Tumorbildung in Nacktmäusen induziert. Um die Mechanismen der GRHL2-induzierten malignen Transformation besser zu verstehen, wurden mit Hilfe der Mikro-Array-Analyse 1543 Gene identifiziert, die entweder direkt oder indirekt durch den Transkriptionsfaktor GRHL2 reguliert werden. Durch einen sehr komplexen Ansatz, der sowohl experimentelle als auch bioinformatische Analysen beinhaltete, konnten 17 Gene herausgefiltert werden, für die die Regulation der Expression durch den GRHL2-Transkriptionsfaktor über Speziesgrenzen hinweg besonders wichtig zu sein scheint. Zu diesen direkt durch GRHL2 regulierten Genen gehören u.a. die Rezeptor-Tyrosinkinasen ERBB3 und ALK, die eine herausragende Rolle bei der Entstehung maligner Erkrankungen spielen. Durch die Generierung GRHL2-spezifischer, polyklonaler Antikörper konnten erstmals Untersuchungen zur Expression dieses Proteins in kultivierten Tumorzellen sowie in nicht-neoplastischen und neoplastischen Geweben durchgeführt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass GRHL2 vorwiegend im Kern der meisten epithelialen Zellen vorkommt. Interessanterweise konnten beim humanen Mammakarzinom Hinweise dafür gefunden werden, dass es zu einem Verlust der GRHL2-Expression in der Karzinogenese kommen kann. Entsprechend konnten zahlreiche Mammakarzinom-Zelllinien identifiziert werden, die wenig oder gar kein GRHL2-Protein exprimieren. Um die Funktion des Transkriptionsfaktors GRHL2 in Tumorzellen zu untersuchen, wurde ein Modellsystem generiert, das auf der stabilen Überexpression von GRHL2 in MCF-7-Zellen beruht. Interessanterweise wurden in MCF-7-Zellen mit GRHL2-Überexpression eine Inhibition der Zellproliferation und ein nahezu vollständiger Verlust der ERBB3-Expression beobachtet. Diese Befunde deuten in Einklang mit den Resultaten der immunhistochemischen Untersuchungen darauf hin, dass GRHL2 in humanen Mammakarzinon-Zellen eher die Funktion eines Tumorsuppressor- bzw. eines Metastasierungs-Suppressorgens ausübt. Jedoch sind noch weitere Experimente notwendig, um die möglichen Suppressorfunktionen des Transkriptionsfaktors GRHL2 beim humanen Mammakarzinom zu bestätigen. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass es in dieser Arbeit erstmals gelungen ist, für den Transkriptionsfaktor GRHL2 eine mögliche Bedeutung für die Entstehung und Progression des humanen Mammakarzinoms darzulegen. Das GRHL2-Gen nimmt wahrscheinlich eine Sonderstellung in der Krebsforschung ein, weil die erhaltenen Daten darauf hindeuten, dass GRHL2 sowohl als Onkogen als auch als Tumorsuppressorgen wirken kann. Die im Rahmen dieser Arbeit erhobenen Daten und erzeugten Modellsysteme könnten eine gute Grundlage für die weitere Erforschung des Transkriptionsfaktors GRHL2 bei der Entstehung und Progression des humanen Mammakarzinoms bilden.