German Title: Funktionelle Charakterisierung des Transkriptionsfaktors HOXA1 und die Funktion der Rho-abhängigen Kinases ROCK I/II während Angiogenese

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Abstract

The transcription factor HOXA1 belongs to the family of homeobox transcription factors, which takes up an important role in the regulation of morphogenesis as well as during embryonic development. The underlying signaling pathways and mechanisms are relatively unknown. The expression of HOXA1 in zebrafish was reported mainly in anterior regions like in the pharyngeal arch and brain regions. Moreover a high HOXA1 expression was demonstrated in breast cancer lesions. It is shown in this thesis that HOXA1 is expressed in endothelial cells. It was demonstrated in different in vitro assays that a reduced HOXA1 expression in human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) leads to reduced sprouting, migration and network formation. A microarray analysis with HOXA1 deficient HUVEC identified E-selectin as a target gene. E-selectin is an adhesion molecule which is involved in signal transduction processes. The expression of E-selectin was highly reduced and this was validated with RT-PCR, which showed that the expression of E-selectin was strongly reduced after the expression of HOXA1 was reduced using siRNA transfection. To show in vivo relevance additional experiments in zebrafish were done. A reduced HOXA1 expression led to vascular defects in the trunk vasculature as well as in the head vasculature. Furthermore the zebrafish show head bleeding. Thus in this part of the thesis a relevance of HOXA1 for the formation of the vasculature was shown as well as a regulatory relationship between HOXA1 and E-selectin. In the second part of this thesis it was shown that the Rho kinases ROCK I and II have an anti-angiogenic influence on the neovascularization of the retina. Isolectin staining of the retina after ROCK I and II inhibition with pharmacological inhibitors showed a more compact vascular network. Furthermore a myocardial infarction study was performed in which also ROCK I and II were inhibited pharmacological. This study shows no difference with regard to angiogenesis.

Translation of abstract (German)

Der Transkriptionsfaktor HOXA1 gehört zur Familie der Homeobox-Transkriptionsfaktoren, die eine wichtige Rolle in der Regulation der Morphogenese sowie während der Embryonal-entwicklung einnehmen. Über die zugrundeliegenden Signalwege und Wirkungsmechanismen ist hingegen wenig bekannt. Die Expression von HOXA1 wurde im Zebrafisch hauptsächlich in vorne liegenden Regionen wie dem Kiemenbogen und im Gehirn nachgewiesen. Darüber hinaus konnte eine starke HOXA1 Expression in Brustkrebs Läsionen nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass HOXA1 in Endothelzellen exprimiert wird. In verschiedenen in vitro Assays konnte gezeigt werden, dass eine reduzierte HOXA1 Expression in humanen Nabelschnur-Endothelzellen (HUVEC) zu einer verminderten Sprossung, Migration und Netzwerkbildung führt. Mittels Microarray Analyse von HOXA1 defizienten HUVEC konnte E-Selektin als Zielgen identifiziert werden. E-Selektin ist ein Adhäsions-Molekül das in der Signaltransduktion involviert ist. Die Expression von E-Selektin ist stark reduziert, was durch RT-PCR validiert wurde, indem gezeigt wurde, dass die E-Selektin Expression stark reduziert war, nachdem die Expression von HOXA1 mittels siRNA-Transfektion reduziert wurde. Um eine in vivo Relevanz zu zeigen wurden ebenfalls Experimente im Zebrafisch durchgeführt. Die reduzierte Expression von HOXA1 führte zu vaskulären Defekten sowohl in den Schwanzgefäßen als auch in den Kopfgefäßen. Des Weiteren zeigen die Zebrafische Kopfblutungen. In diesem Teil der Arbeit wurde somit die Bedeutung von HOXA1 für die Blutgefäßbildung gezeigt sowie eine regulatorische Beziehung zwischen HOXA1 und E-Selektin. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Rho Kinasen ROCK I und II einen anti-angiogenetischen Einfluss auf die Neovaskularisierung der Retina haben. Eine Isolektinfärbung der Retina nach der Inhibierung von ROCK I und II mit pharmakologischen Inhibitoren zeigte ein dichteres vaskuläres Netzwerk. Des Weiteren wurde eine Herzinfarktstudie durchgeführt, in der ebenfalls ROCK I und II pharmakologisch inhibiert wurden. Diese Studie zeigte allerdings keine Unterschiede im Hinblick auf Prozesse der Angiogenese.