Dokument: Die Bedeutung des zentrosomalen Proteins TACC3 für die zelluläre Seneszenz
| Titel: | Die Bedeutung des zentrosomalen Proteins TACC3 für die zelluläre Seneszenz | |||||||
| Weiterer Titel: | The role of the centrosomal protein TACC3 for cellular senescence | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20203 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120106-085427-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schmidt, Stephan [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Ahmadian, Reza [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | TACC3, Seneszenz, | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | ZUSAMMENFASSUNG:
Die mitotische Zellteilung ist Vorrausetzung für die Entwicklung, proliferative Hömöostase und Regeneration von Geweben. Die fehlerfreie Verteilung der Chromosomen während der Mitose auf die Tochterzellen wird durch den Spindelapparat gewährleistet, dessen Funktion und Dynamik wesentlich durch die Zentrosomen reguliert wird. Störungen in der Architektur oder Funktion des mitotischen Spindelapparats führen in der Regel zu Malmitose, fehlerhafter Chromosomen-segregation und somit Aneuploidie. Dies kann in der Folge Zelltod durch Apoptose, aber auch postmitotischen G1-Arrest und hierbei zelluläre Seneszenz induzieren. Zu Beginn dieser Dissertation war Seneszenz als Stressantwort auf Malmitose, hervorgerufen durch Depletion einzelner zentrosomaler Proteine wie z.B. Pericentrin, nur unzureichend charakterisiert und die hier zugrundeliegenden molekularen Mechanismen waren unverstanden. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Bedeutung des zentrosomalen und tumorassoziierten Proteins TACC3 („Transforming Acidic Coil Coil 3“), einem wesentlichen Regulator der mitotischen Spindeldynamik, in der Proliferationskontrolle und Seneszenzinduktion auf zellulärer und molekularer Ebene zu charakterisieren. In dieser Arbeit konnte zunächst gezeigt werden, dass shRNA-vermittelte TACC3-Depletion in den humanen Brustepithel-Zelllinien MCF7 und MCF10a, im Gegensatz zu DNS-schädigenden Einflüssen wie ionisierende -Strahlung, ausschließlich zelluläre Seneszenz, nicht aber Apoptose auslöst. Diese Seneszenzantwort war durch die Aktivierung des p53 p21WAF Tumorsuppressorwegs, Induktion eines Zellzyklusarrests in der G1-Phase und das Auftreten typischer Seneszenzmerkmale (z.B. erhöhte SA-ßGal-Positivität) gekennzeichnet. In diesem Zusammenhang wurde die Bildung Seneszenz-assoziierter, heterochromatischer Foci (SAHF) in Kombination mit der nukleären Lokalisation des Zellzyklusinhibitors p21WAF in TACC3 depletierten Zellen als neuer und robuster, quantitativer Marker für die Beurteilung seneszenter Zellen etabliert. Diese Daten werden in ihrer Bedeutung durch Literaturbefunde komplementiert, in denen nach Inhibition der zentrosomalen und TACC3-regulierenden Kinase Aurora-A ebenfalls prämature Seneszenz ausgelöst wurde. In einem nächsten Schritt konnte im Rahmen einer „Yeast-Two-Hybrid“-basierten TACC3 Interaktomanalyse TSC2 („Tuberous Sclerosis Complex Protein 2“), der zentrale Regulator der mTOR-Kinase, als neuer Interaktionspartner von TACC3 identifiziert und diese Interaktion in Coimmunopräzipitations- und subzellulären Colokalisations-Experimenten in mitotisch arretierten Zellen näher charakterisiert werden. Interessanterweise erfüllt TSC2 das Kriterium eines Regulators, der in die mTOR-abhängige Kontrolle von mitotischer Zellteilung und zellulärer Seneszenz involviert ist. Da TACC3- und TSC2-defiziente Fibroblasten ähnliche zytokinetische Defekte aufweisen und hierbei sowohl TACC3- als auch TSC2-Depletion bzw. Defizienz mit zellulärer Seneszenz assoziiert ist, könnte der TACC3-TSC2-Interaktion eine übergeordnete funktionelle Rolle in der Proliferationskontrolle mitotischer Zellen zukommen. Ein wichtiger Befund dieser Arbeit ist die Beobachtung, dass die Seneszenzantwort nach TACC3-Depletion durch die Zugabe niedriger, subtoxischer Dosen des Spindelgifts Paclitaxel wesentlich verstärk werden kann, so dass TACC3-Depletion Tumorzellen offensichtlich für die antiproliferative Wirkung von Spindelgiften sensibilisiert. Daher ist es denkbar, dass die klassische chemotherapeutische Behandlung von Tumoren mit Spindelgiften zukünftig durch gezielte Inhibition zentrosomaler Proteine unterstützt werden kann.ABSTRACT: Mitotic cell division is a prerequisite for development, proliferative homeostasis and tissue regeneration. At this, the centrosomes play a key role in the regulation of the function and dynamics of the mitotic spindle apparatus in order to ensure an error-free chromosomal allocation to both daughter cells. An impaired mitotic spindle function, e.g. due to structural defects, normally causes a disturbed mitotic progression and chromosome segregation defects potentially leading to aneuploidy. As a consequence, cells may undergo apoptotic cell death or post-mitotic G1-arrest characterized by the induction of cellular senescence. Premature senescence as a stress response to mitotic defects, caused e.g. by cellular depletion of a single centrosomal protein like Pericentrin, and the underlying molecular mechanisms were at the beginning of this dissertation rather ill-defined. Therefore, the aim of this study was to characterize the role of the centrosomal and tumour-associated protein TACC3 (Transforming Acidic Coiled Coil 3), a major regulator of mitotic spindle dynamics, in proliferation control and cellular senescence at a cellular and molecular level. Using the human mammary epithelial cell line models MCF7 and MCF10a, it could be demonstrated that shRNA-mediated inhibition of TACC3 expression, in contrast to DNA-damaging influences like ionizing -radiation, exclusively triggers cellular senescence without inducing any apoptotic response. This senescence program was characterized by the activation of the p53-p21WAF tumour suppressor pathway, induction of a complete G1-arrest, and the appearance of markers typical for cellular senescence (e.g. increased SA-ßGal activity). In this regard, the formation of senescence-associated heterochromatic foci (SAHF) in combination with the nuclear localization of the cell cycle inhibitor p21WAF in TACC3-depleted cells emerged as a new and robust marker for the evaluation and quantification of senescent cells. The findings from above are complemented by recent data from the literature demonstrating that inhibition of Aurora-A, a centrosomally localized and TACC3-regulating kinase, triggers likewise premature senescence in human tumour cell lines. In the course of a a yeast-two-hybrid based screen in order to identify novel TACC3 interacting proteins, TSC2 (Tuberous Sclerosis Complex Protein 2), the central cellular regulator of mTOR kinase, could be identified as a binding partner of TACC3. This interaction was verified and characterized on a biochemical and cellular level in coimmunoprecipitation and subcellular colocalization studies using mitotically synchronized cells. Interestingly, for TSC2 regulatory roles have been described for both mTOR-dependent control of mitotic cell divison and the induction of cellular senescence. In line with this, TACC3- and TSC2-deficient fibroblasts display similar cytokinetic defects, and cellular depletion of either TACC3 or TSC2 can trigger premature senescence. Taken together, these data indicate that the TACC3-TSC2 interaction could be functionally engaged in a higher-ranking role in proliferation control of mitotic cells. Importantly, the cellular senescence response upon TACC3 depletion could be considerably strengthened by treatment with low, subtoxic amounts of the spindle poison paclitaxel, indicating that tumour cells are sensibilized by TACC3 depletion to the antiproliferative effects of spindle poisons. Therefore, it is conceivable that in future the classical chemotherapeutic treatment of tumours with spindle poisons may be enhanced by a targeted inhibition of selective centrosomal proteins. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 06.01.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 06.01.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.05.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 22.06.2011 |
