title: Epigenetische und funktionelle Analyse des Tumorsuppressorkandidaten 3 (TUSC3) im kolorektalen Karzinom
creator: Höde, Patrick
subject: ddc-570
subject: 570 Life sciences
description: Das kolorektale Karzinom (KRK) stellt geschlechterübergreifend weltweit die dritthäufigste Tumorentität dar und ist für einen bedeutenden Anteil der Malignom-assoziierten Morbidität und Mortalität verantwortlich. Kolorektale Karzinome entstehen in den meisten Fällen sporadisch durch Mutation unterschiedlicher Gene. Die Behandlung eines Kolonkarzinoms ist von unterschiedlichen Gegebenheiten abhängig, hauptsächlich von der Art und dem Stadium des Tumors sowie von möglichen Begleiterkrankungen. Anhand dieser verschiedenen Parameter wird ermittelt, welche Behandlung die angemessenste für den Patienten ist. Dabei gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, wie die Optionen einer Operation, einer Chemotherapie, einer Bestrahlung, einer Immuntherapie oder einer zielgerichteten Medikation. Zielgerichtete Therapien zielen auf tumorspezifische Merkmale der Karzinomzellen ab und versprechen eine Steigerung des Ansprechens der Therapie bei Reduzierung der Nebenwirkungen. Ein Ansatzpunkt ist dabei der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR). Aktivierende Mutationen von EGF-abhängigen Signalkaskaden stellen allerdings ein zentrales Problem in der Therapie des metastasierten kolorektalen Karzinoms dar, da es durch diese Mutationen immer wieder zu einem Therapieversagen kommt. Tumormarker, die ein Therapieansprechen vorhersagen, sind daher im Rahmen der Therapieplanung von immenser Bedeutung. Diese Marker sind messbare Parameter biologischer Prozesse, die es ermöglichen, diagnostische oder prognostische Aussagen zu treffen. Tumormarker können einen Hinweis auf einen Tumor geben, da sie entweder ausschließlich bei einer Tumorerkrankung vorliegen oder im Vergleich zu einem gesunden Menschen in verstärktem Maße exprimiert werden. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Identifikation möglicher Mechanismen, die dabei helfen können, eben jene Resistenz gegenüber zielgerichteten Therapien zu durchbrechen. Das Tumorsuppressorgen TUSC3 könnte ein solcher Marker sein. TUSC3 ist eine Untereinheit des Oligosaccharyltransferase (OST)-Komplexes an der Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER). Eine N-Glykosylierung von Wachstumsfaktoren (GFRs), wie dem EGF-Rezeptor, garantiert eine korrekte Insertion von Transmembranproteinen in die ER-Membran sowie den Transport vom ER zum Golgi und die stabile Einlagerung an der Plasmamembran. Da TUSC3 an der N-Glykosylierung beteiligt ist und EGFR die N-Glykosylierung für seine normale Funktion benötigt, wurde die Hypothese formuliert, dass TUSC3 entweder aufgrund einer Verringerung des Proteingehalts oder einer Reduktion der Aktivität von EGFR in KRK-Zellen den Zelltod fördert. Die epidermale Wachstumsfaktor-Rezeptor-Familie bildet das erste Glied einer komplexen Signalübertragungskaskade. Diese ist unter anderem für die Zellproliferation, das Überleben, die Adhäsion, die Migration und die Differenzierung essentiell. Die EGFR-Familie kann aber auch von der Plasmamembran in den Kern transportiert werden. Ein starker Anstieg an nukleärem EGFR (n-EGFR) wurde im Tumorgewebe entdeckt. Diese Erhöhung an n-EGFR korreliert mit einem schlechten klinischen Verlauf bei verschiedenen Tumorentitäten. Das Hauptziel dieser Arbeit war die bis dato unbekannte epigenetische und  VI  funktionelle Analyse von TUSC3 im KRK. Ein spezifisches Ziel war die Analyse der epigenetischen Regulation durch den Methylierungsgrad des TUSC3-Promotors. Daher galt es zu Beginn der Arbeit, die Methylierung des TUSC3-Promotors zu validieren, indem der Methylierungsgrad der Gewebeproben der einzelnen Patienten bestimmt wurde. Des Weiteren wurde der Einfluss des Methylierungsgrades auf die Expression des endogenen TUSC3-Proteins in den Gewebeproben untersucht. Außerdem galt es, den Einfluss von TUSC3 auf das „downstream signaling“, die Phosphorylierung und das Aufkommen des EGFR in den verschiedenen Zellkompartimenten zu untersuchen. Für die spezielle Untersuchung des EGFR im Nukleus wurde eine subzelluläre Fraktionierung durchgeführt. Weiter sollte dabei auch der Einfluss auf die Signalweiterleitung zu einem späteren Zeitpunkt des Signalweges analysiert werden. Zusätzlich sollte die Möglichkeit einer Verbindung zwischen TUSC3 und der N-Glykosylierung mittels Tunicamycin untersucht werden. Ebenfalls erfolgte eine Überprüfung der Lokalisation von TUSC3 durch Immunfluoreszenzmarkierung mit Hilfe spezifischer Antikörper. Da zuvor gezeigt wurde, dass TUSC3 das EGFR-Signaling inhibiert, sollte im Anschluss der Blick auf spezifische Karzinommerkmale gerichtet werden. Zu diesen zählen unter anderem Änderungen der Proliferation und Apoptose. Beide werden dabei durch das EGFR-Signaling reguliert. Nicht zuletzt galt es die klinische Relevanz von TUSC3 zu prüfen. Insbesondere im Zusammenhang mit der Therapieresistenz gegenüber Cetuximab wurde der Frage nachgegangen, inwiefern TUSC3 möglicherweise als Tumormarker genutzt werden könnte. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass TUSC3 im kolorektalen Karzinom am ER lokalisiert ist. So konnte ebenfalls bestätigt werden, dass TUSC3 im kolorektalen Karzinom, wie in anderen Tumorzelltypen, durch eine Hypermethylierung reguliert wird, indem die mRNA-Expression und damit auch die Proteinexpression von TUSC3 gesenkt wird. Als exemplarisches Zielprotein von TUSC3 konnte im Rahmen der vorliegenden Dissertation erstmals der EGFR identifiziert werden. Dieser Zusammenhang konnte bislang in keiner anderen Tumorentität nachgewiesen werden. Im Rahmen der Dissertation konnte gezeigt werden, dass TUSC3 die Aktivität von phosphoryliertem EGFR hemmt und die Akkumulation von nukleärem EGFR unterbindet. Außerdem wurde festgestellt, dass TUSC3 weiter stromabwärts des RAS/RAF/MEK/ERK- und des PI3K/PTEN/AKT/mTOR-Weges auch die Expression von p-AKT und p-ERK1/2 verringert, die in der Karzinomzelle die Proliferation fördern und die Apoptose verhindern. Eine zusätzliche Validierung erfolgte anhand des „Microarrays“, der ebenfalls einen Einfluss von TUSC3 auf Gene der N-Glykosylierung und der Apoptose darlegte. Die Untersuchung der Reporterplasmide ergab, dass TUSC3 vielfältige Tumor-relevante Signalwege hemmt, allen voran den WNT-Weg. TUSC3 könnte somit als potenzieller neuer Biomarker zur Früherkennung und zur Prognose von menschlichem KRK beitragen und einen wichtigen Ausgangspunkt für die frühe Analyse der Chemoresistenz bei der systemischen Behandlung von KRK darstellen.
date: 2018
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/24520/1/Dissertation_P%20H%C3%B6de.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00024520
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-245209
identifier:   Höde, Patrick  (2018) Epigenetische und funktionelle Analyse des Tumorsuppressorkandidaten 3 (TUSC3) im kolorektalen Karzinom.  [Dissertation]     
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rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: ger