Dokument: Functional characterization of 4EBP1 in primary brain tumors
| Titel: | Functional characterization of 4EBP1 in primary brain tumors | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=60252 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20240801-091535-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hauffe, Laura [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Guido Reifenberger [Gutachter] Prof. Dr. Wesselborg, Sebastian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Aufgrund der ineffizienten Struktur des in Tumoren vorhandenen Gefäßsystems und ihrer onkogenen genetischen Veränderungen sind Krebszellen extrinsischen und intrinsischen Belastungen ausgesetzt. Um solche Bedingungen zu überleben, müssen Krebszellen eine adaptive Antwort, beispielsweise durch Inhibierung der mRNA-Translation, entwickeln. Einer der wesentlichen Signalwege, der die Cap-abhängige mRNA-Translation kontrolliert, ist der mTOR/4EBP (mechanistic target of rapamycin/eukaryotic initiation factor 4E binding protein)- Signalweg. Als Reaktion auf Stressbedingungen, beispielsweise Glukosemangel, werden mTOR inhibiert und 4EBP1 aktiviert. Letzteres bindet an den Translationsinitiationsfaktor eIF4E, um die Initiation der Cap-abhängigen mRNA-Translation zu blockieren. Die Rolle von 4EBP1 in Krebs ist derzeit noch umstritten, weshalb in dieser Dissertation die Funktion und Regulierung von 4EBP1 in Glioblastomen, den häufigsten und bösartigsten Tumoren des zentralen Nervensystems im Erwachsenenalter, untersucht wurden. Die Anwendung funktioneller Assays, zum Beispiel des Soft Agar Assays, und relevanter Krebszellmodelle verdeutlichten, dass 4EBP1 zur onkogenen Transformation beiträgt und das pro-tumorigene Potential der Glioblastom-Zelllinien fördert. Der zugrundeliegende Mechanismus ermöglicht die 4EBP1- vermittelte Repression der Fettsäure-Synthese, wodurch das Redox-Gleichgewicht aufrechterhalten und so die Entstehung von oxidativem Stress verhindert wird. Um weitere Erkenntnisse zu den Faktoren zu erlangen, die die Tumorwachstum-fördernde Funktion von 4EBP1 in Glioblastom-Zellen unterstützen, wurde die mögliche Beteiligung des TP53-Status untersucht. Die eigenen Ergebnisse zeigten, dass 4EBP1 das pro-tumorigene Potential von TP53-Wildtyp- aber nicht von TP53-mutierten Krebszelllinien fördert.
Untersuchungen zur möglichen klinischen Relevanz von 4EBP1 in Glioblastompatienten ergaben, dass EIF4EBP1, d.h. das für 4EBP1 kodierende Gen, in mehreren Glioblastom- Kohorten überexprimiert war und dass eine hohe EIF4EBP1-Expression mit einer schlechten Prognose korrelierte. Durch Analyse von öffentlich zugänglichen molekularen Datensätzen von Patienten mit Krebserkrankungen, kombiniert mit molekularen Untersuchungen in Tumorzellmodellen, wurden die Transkriptionsfaktoren MYBL2 und ETS1 als Regulatoren der EIF4EBP1-Expression in Glioblastomzellen identifiziert. Dadurch konnte ein Mechanismus der EIF4EBP1-Überexpression in dieser Krebsart erklärt werden. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wurde eine Strategie entwickelt, um die 4EBP1-Aktivität selektiv zu inhibieren. ZUSAMMENFASSUNG VII Dabei wurden die Ergebnisse eines in silico-Wirkstoffscreenings genutzt, um verschiedene Wirkstoffkandidaten zu identifizieren. Diese wurden anschließend mittels funktionaler in vitro-Bindungsexperimente validiert. Zusammenfassend wurden in dieser Dissertation molekulare Regulatoren der EIF4EBP1- Überexpression im Glioblastom identifiziert. Weiterhin wurde die Tumorwachstum fördernde Funktion von 4EBP1 mit dem Fokus auf der Adaption auf Stress charakterisiert. Die erzielten Ergebnisse deuten darauf hin, dass 4EBP1 möglicherweise eine neue therapeutische Zielstruktur ist, um zukünftig Glioblastompatienten besser behandeln zu können.Cancer cells are subjected to extrinsic and intrinsic stressors due to the inefficient nature of the tumor vasculature and to oncogenic genetic insults. To survive such hostile conditions, cancer cells need to evolve adaptive responses, such as blocking mRNA translation. One major signaling pathway controlling cap-dependent mRNA translation is the mechanistic target of rapamycin (mTOR)/ eukaryotic initiation factor4E binding protein (4EBP) pathway. In response to stress conditions, such as nutrient deprivation, mTOR is blocked, thus activating 4EBP1 that in turn binds the translation initiation factor eIF4E to inhibit cap-dependent mRNA translation initiation. The role of 4EBP1 in cancer is controversial. In this thesis, the function and regulation of 4EBP1 was characterized in glioblastoma, which is the most common and most malignant tumor of the central nervous system in adults. Functional assays, such as soft agar assays, and relevant cancer cell models elucidated that 4EBP1 contributes to oncogenic transformation and promotes the tumorigenic potential of glioblastoma cells. The underlying mechanisms implicate 4EBP1-mediated repression of fatty acid synthesis, which allows maintaining the redox balance, thus preventing oxidative stress. To gain further insights into the determining factors of the pro-tumorigenic function of 4EBP1 in glioblastoma cells, the contribution of the TP53 mutation status was explored and revealed that 4EBP1 promotes tumorigenic potential in TP53-wildtype but not in TP53-mutant cancer cell lines. Investigation of the clinical relevance of 4EBP1 in glioblastoma uncovered that EIF4EBP1 (gene encoding 4EBP1) is overexpressed in multiple glioblastoma cohorts and that high EIF4EBP1 expression associates with poor prognosis. Analysis of cancer patient datasets, combined with molecular approaches and tumor cell models, revealed that the two transcription factors MYBL2 and ETS1 regulate EIF4EBP1 expression in glioblastoma cells, providing a mechanism for EIF4EBP1 overexpression in this cancer entity. Following up on these findings, a targeting strategy was designed to selectively inhibit 4EBP1 activity. This took advantage of the results of an in silico drug screen followed by validation of several drug candidates using a functional in vitro binding assay. Taken together, the work summarized in this thesis revealed the molecular drivers of EIF4EBP1 overexpression, characterized the tumor-promoting function of 4EBP1 and highlighted its role in stress adaptation in glioblastomas. The results suggest that targeting of 4EBP1 may represent a possible new approach to treat these yet incurable malignant brain tumors. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Neuropathologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.08.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.08.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 06.04.2022 | |||||||
| Datum der Promotion: | 28.06.2022 |
