Directly to content
  1. Publishing |
  2. Search |
  3. Browse |
  4. Recent items rss |
  5. Open Access |
  6. Jur. Issues |
  7. DeutschClear Cookie - decide language by browser settings

Characterization of the functional role of the transketolase-like 1 (TKTL1) gene for glucose metabolism, cellular growth, and malignant transformation in vitro and in vivo

Xu, Xiaojun

German Title: Charakterisierung der funktionellen Rolle des Transketolase-like 1 (TKTL1) Gens für den Glukose-Stoffwechsel, das zelluläres Wachstum, und die maligne Transformation in vitro und in vivo

[img]
Preview
PDF, English Print-on-Demand-Kopie (epubli)
Download (2960Kb) | Lizenz: Print on Demand

[img]
Preview
PDF, English Print-on-Demand-Kopie (epubli)
Download (6Kb) | Lizenz: Print on Demand

Citation of documents: Please do not cite the URL that is displayed in your browser location input, instead use the persistent URL or the URN below, as we can guarantee their long-time accessibility.

Abstract

Veränderungen im Zellstoffwechsel gehören zu den konsistentesten Charakteristika von Tumoren. Der nicht-oxidative Teil des Pentose-Phosphat-Wegs wird durch Transketolase Enzyme kontrolliert. Die TKTL1-Isoform ist speziell in Tumoren überexprimiert und ein Marker einer schlechten Prognose der Krebspatienten. TKTL1-supprimierte HCT116 Zellklone wurden mittels shRNA-Technologie etabliert, um die Rolle der TKTL1 in der Tumor-Propagation zu untersuchen. Wie erwartet waren in TKTL1-supprimierten Zellen der D-Glukose-Verbrauch und die L-Milchsäure-Produktion reduziert. Zudem proliferierten diese Klone langsamer, was vermuten lässt, dass die TKTL1 eine entscheidende Rolle beim Zellwachstum und der Proliferation von Krebszellen spielt. Wir stellten zudem fest, dass die mitochondriale Atmung TKTL1-supprimierter Zellen unterdrückt ist. Als Folge einer aktivierten aeroben Atmung mach TKTL1-Suppression wiesen diese Zellen einen höheren Sauerstoff-Verbrauch und Glukose-Abbau auf, was zu einem Anstieg reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch die intensiver genutzte Elektronen-Transportkette führen könnte. Parallel war die Expression einiger ROS-inaktivierender Enzyme in den TKTL1-supprimierten Zellen reduziert, was eine erhöhte Apoptose-Sensitivität bei oxidativem Stress bedingte. Die Induktion Wachstums-supprimierender Gene (z. B. p21) sowie die erhöhte Menge intrazellulärer ROS in TKTL1-supprimierten Zellen können einen Beitrag an der erhöhten zellulären Seneszenz haben. Der Hypoxie-induzierbare Faktor 1α (HIF-1α) aktiviert die Transkription Krebs-relevanter Genen, die wesentliche Prozesse der Krebsentstehung wie Angiogenese, Zellvitalität, Glukose-Stoffwechsel und Zellinvasion beeinflussen. TKTL1-supprimierte HCT116 Zellen wiesen reduzierte HIF-1α-Level mit verminderter Stabilität auf und zeigten eine reduzierte Fähigkeit zur Invasion, Migration und Transformation in vitro, was zeigt, dass die TKTL1 an der Aufrechterhaltung des malignen Phänotyps des Tumor beteiligt ist. In einem murinen Tumor-Implantationsmodell zeigten TKTL1-supprimierte Zellen ein geringeres Tumor-Wachstum und eine geringere Tumorinzidenz, was eventuell die Konsequenz einer reduzierten Expression Tumor-relevanter Gene ist Mäuse mit TKTL1-supprimierten Tumore wiesen einen milderen Kachexie-Phänotyp auf. Die von TKTL1-supprimierten Zellen gebildeten Tumore hatten zudem eine schlechtere Vaskularisierung und wiesen weniger Nekrosen auf, ihr maligner Phänotyp war im Vergleich zu den entsprechenden Kontrollen attenuiert. Diese Daten liefern neue Hinweise auf die Bedeutung der TKTL1 in Tumoren wie dies bereits in klinischen Studien beobachtet wurde. Da die andauernde Aktivierung der TKTL1 das Tumorwachstum und die Metastasierung fördert, könnte die TKTL1 ein geeignetes Ziel einer innovativen Krebs-Therapie darstellen.

Translation of abstract (English)

Alterations in cellular metabolism are among the most consistent hallmarks of cancer. The non-oxidative part of the Pentose Phosphate Pathway is controlled by transketolase enzymes, among which, the TKTL1 isoform is specifically upregulated in malignancies and predicts poor patients prognosis. TKTL1-suppressed HCT116 cell clones using shRNA technology were established to investigate the role of TKTL1 in tumor maintenance. As expected, TKTL1-suppressed cells have lower D-Glucose consumption and L-lactic acid production rate. In parallel, these clones grow slower, suggesting TKTL1 plays a role in cell growth and proliferation in cancer cells. In addition, we found the mitochondria respiration of TKTL1-suppressed cells is enhanced. These cells exhibit higher oxygen consumption and enhanced glucose degradation switch to aerobic respiration, which may increase the side production of electrons transport chain: reactive oxygen species (ROS). Also some anti-ROS defensive enzymes of these TKTL1-suppressed cells decreased, leading to enhanced sensitivity towards oxidative stress-induced apoptosis. The induction of growth-suppressive genes, i.e., p21, as well as the increased intracellular ROS in TKTL1-suppressed cells, may contribute to increased cellular senescence. Hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) activates transcription of genes that are involved in crucial aspects of cancer biology, including angiogenesis, cell survival, glucose metabolism and invasion. TKTL1-suppressed HCT116 cells have reduced HIF-1α expression and stability, and display also attenuated invasiveness, migration and transformation features in vitro, indicating that TKTL1 is involved in the maintenance of tumor malignancy. In a murine tumor xenograft model, TKTL1-suppressed cells showed slower tumor growth and less tumor occurring rate, which may be the consequence of reduction in initiating cell marker. Mice bearing TKTL1-suppressed tumors also displayed less severe cachexia phenotypes. The tumors formed by TKTL1 suppressed cells have less vascularization and less necrosis area, indicating these tumors are less malignant than the corresponding controls. These data provide new clues on the importance of TKTL1 in tumors as has been recently suggested by clinical studies. Since the sustained TKTL1 activation might benefit tumor growth and metastasis, it could be considered as a good target for anti-cancer therapy.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Gissmann, Prof. Dr. Lutz
Date of thesis defense: 15 July 2008
Date Deposited: 27 Oct 2008 12:30
Date: 2008
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Pentosephosphatshunt, shRNA, HCT116, Xenokrates
Uncontrolled Keywords: Transketolase-like 1 (TKTL1) , Pentose-Phosphat-Weg , reaktive Sauerstoffspezien (ROS) , Glukose-Stoffwechsel , shRNA , HCT116 , Xenokratestransketolase-like protein(TKTL1) , pentose phosphate pathway , reactive oxygen species(ROS) , glucose metabolism , shRNA , HCT116 , xenograft
About | FAQ | Contact | Imprint |
OA-LogoLogo der Open-Archives-Initiative