Der Einfluss von Östrogen auf die Ausbildung eines nukleären Aktinnetzwerks in Mammakarzinomzellen

Autor: Schnurbus, Mareike, Czubayko, Frank (Prof. Dr. med.)
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Popis: As an essential component of the cytoskeleton in eukaryotic cells, actin filaments participate in various important cellular processes. Many of these relate to dynamic processes within cells (vesicle transport) as well as the motility of cells themselves (migration, adhesion). However, a much more far-reaching task of actin filaments is being discussed: Their possible contribution to the regulation of gene expression. So far, there are no conclusive explanations as to the exact nature of the dynamic process, which leads to the approach of silencers, promoters and enhancers, separated by thousands of base-pairs. It has been repeatedly described that actin filaments (F-actin) seem to play a significant role in this process. However, such evidence has not yet been provided with certainty, especially as it has long been assumed that only actin monomers (G-actin) are present in the cell nucleus. For some years, however, this fact has been refuted, actin filaments could be detected in the cell nucleus of various cell lines. Here again the question arose, how these actin filaments are involved in gene expression and what might influence this interaction. In the context of this work it was shown that the human breast cancer cell line MCF-7 known to possess estrogen receptors not only has nuclear actin filaments but that the amount of nuclear actin filaments forming after serum stimulation seems to be dependent on a previously applied concentration of estrogen. In this work, as a possible explanation for the increased formation of nuclear F-actin after estrogen pretreatment an estrogen concentration-dependent decreased expression of the protein cofilin was shown. Estrogen leads in the mentioned cell line via the estrogen receptor ERα known to proliferation, which could be confirmed in this work by various growth assays. It is also known that after estrogen binding to the ERα this becomes active as a transcription factor for various genes. These genes include, but are not limited to, BRCA1, FOXA1 or TP53. Genes exert diverse influences on cells. In this work, it was investigated to what extent nuclear actin filaments in interaction with estrogen are involved in the expression of known estrogen-responsive genes. Here, estrogen-pretreated MCF-7 cells were compared directly, one of which had a wild-type variant of actin, whereas the other expressed a dysfunctional actin variant (R62D actin, lack of actin polymerization). In summary of the preliminary results obtained, there was no simple cause-and-effect relationship between estrogen, nuclear F-actin, and certain genes. However, a variety of new questions regarding the probably extremely complex function of F-actin in the expression of different genes in human tumor cells, as well as their influence by steroid hormones as external factors opened up.
Als essenzieller Bestandteil des Zytoskeletts in eukaryoten Zellen haben Aktinfilamente Anteil an verschiedensten wichtigen zellulären Prozessen. Viele davon beziehen sich auf dynamische Prozesse innerhalb von Zellen (Vesikeltransport) als auch auf die Motilität von Zellen an sich (Migration, Adhäsion). Immer häufiger wird jedoch noch eine viel weitreichendere Aufgabe von Aktinfilamenten diskutiert: Ihr möglicher Anteil an der Regulation der Genexpression. Bisher gibt es noch keine abschließenden Erklärungen dafür, wie genau der dynamische Prozess funktioniert, bei dem sich über tausende Basenpaare entfernte Promotoren und Enhancer oder Silencer räumlich aneinander annähern. Mehrfach ist beschrieben, dass Aktinfilamente (F-Aktin) hierbei eine maßgebliche Rolle zu spielen scheinen. Ein entsprechender Nachweis konnte jedoch noch nicht sicher erbracht werden, zumal lange Zeit davon ausgegangen wurde, dass im Zellkern lediglich Aktinmonomere (G-Aktin) vorhanden ist. Seit einigen Jahren ist dieser Umstand jedoch widerlegt, Aktinfilamente konnten im Zellkern von diversen Zelllinien nachgewiesen werden. Hierbei stellte sich nun erneut die Frage, wie diese Aktinfilamente an der Genexpression beteiligt sein und was diese Interaktion beeinflussen könnte. Im Rahmen dieser Arbeit zeigte sich, dass die bekanntermaßen mit Östrogenrezeptoren ausgestattete humane Mammakarzinomzelllinie MCF-7 nicht nur nukleäre Aktinfilamente aufweist, sondern dass das Maß an sich bildenden nukleären Aktinfilamenten nach Serumstimulation abhängig von einer zuvor applizierten Konzentration an Östrogen zu sein scheint. In dieser Arbeit wurde als möglicher Erklärungsansatz zur vermehrten Bildung von nukleärem F-Aktin nach Östrogenvorbehandlung eine von der Östrogenkonzentration abhängige verminderte Expression des Proteins Cofilin dargestellt. Östrogen führt bei der erwähnten Zelllinie über den Östrogenrezeptor ERα bekanntermaßen zur Proliferation, was auch in dieser Arbeit durch diverse Wachstumsassays bestätigt werden konnte. Bekannt ist ebenfalls, dass nach Östrogenbindung an den ERα dieser als Transkriptionsfaktor für diverse Gene tätig wird. Zu diesen Genen zählen unter anderem BRCA1, FOXA1 oder auch TP53. Genannte Gene üben vielfältige Einflüsse auf Zellen aus. In dieser Arbeit wurde untersucht inwieweit nukleäre Aktinfilamente im Zusammenwirken mit Östrogen an der Expression von bekanntermaßen Östrogen-responsiven Genen beteiligt sind. Direkt verglichen wurden hierbei mit Östrogen vorbehandelte MCF-7 Zellen, wovon die einen eine Wildtyp-Variante des Aktins aufwiesen, wohingegen die anderen eine dysfunktionale Aktinvariante (R62D-Aktin, fehlende Aktinpolymerisierung) exprimierten.In Zusammenschau der gewonnenen präliminären Ergebnisse zeigte sich keine einfache Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen Östrogen, nukleärem F-Aktin und bestimmten Genen. Es eröffneten sich jedoch vielfältige neue Fragestellungen hinsichtlich der wohl äußerst komplexen Funktion von F-Aktin bei der Expression unterschiedlicher Gene in humanen Tumorzellen, sowie deren Beeinflussung durch Steroidhormonen als äußere Faktoren.
Databáze: OpenAIRE
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