Dissertationen/Habilitationen

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Auflistung Dissertationen/Habilitationen nach Autor:in "Acker, Till"

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    Die Regulation des Hypoxie-Signalwegs durch Enhancer of Zeste Homolog 2 in Brust-, Gliom- und Lungenkrebszellen
    (2023) Schröter, Isabel
    Das Glioblastom, ein primärer Hirntumor, hat trotz intensiver Forschung sehr begrenzte Therapieoptionen und eine schlechte Prognose. Ähnlich verhält es sich mit sekundären Hirntumoren wie Hirnmetastasen von Brust- und Lungenkarzinomen. In allen drei Tumorentitäten sind Proteine mit genregulatorischer Funktion als hochreguliert oder mutiert beschrieben worden, unter anderem Enhancer of Zeste Homolog 2 (EZH2) und die Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF). Die Histonmethyltransferase EZH2 bildet die katalytische Einheit des Enzyms Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Sie katalysiert die Trimethylierung des Lysins 27 im Histon H3 und bewirkt auf diese Weise eine Genrepression. In verschiedenen Tumoren liegt eine Überexpression oder Mutation von EZH2 vor, was zu pathologischen Veränderungen der Genomregulation führt. In vorangegangenen Studien wurde festgestellt, dass die Proteinmenge von EZH2 positiv durch den Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktor HIF-1α beeinflusst werden kann, was mit einer schlechteren Prognose, Metastasierung und Tumorproliferation einhergeht. Hypoxie tritt häufig im Inneren schnell wachsender Tumoren auf und induziert die beiden Isoformen HIF-1α und HIF-2α, die durch ihre sauerstoff- und PHD (Prolylhydroxylase)-abhängig regulierte Proteinstabilität die Tumorprogression begünstigen. Während die Interaktion zwischen HIF-1α und EZH2 bereits in mehreren Studien und Krebsmodellen untersucht wurde, blieb die Wechselwirkung zwischen EZH2 und HIF-2α weitgehend unbekannt. In diesem Projekt wurden die molekularen Interaktionen zwischen EZH2 und HIF und die Rolle des EZH2 im Hypoxie-Signalweg in Brustkrebs-, Glioblastom- und Lungenkrebs-Modellsystemen untersucht. Dazu wurden die Zelllinien MDA-MB-231 POR, G55, und A549 unter verschiedenen Bedingungen kultiviert und es erfolgten mRNA-Analysen mittels RT-qPCR und Proteinanalysen mittels Western Blot. Unsere Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass EZH2 die HIF-Mengen besonders bei Sauerstoffmangel verstärkt. Dies zeigte sich deutlich in der Zelllinie MDA-MB-231 POR, da ein EZH2-Knockdown unter Hypoxie zu einer ausgeprägten Herabregulation von HIF-2α auf mRNA- und Proteinexpressionsebene führte. Zusätzliche Experimente konnten jedoch nicht bestätigen, dass die Wirkung von EZH2 auf HIF-2α über die Funktion von PHDs vermittelt wird oder EZH2 die PHD-mediierte HIF-2α-Proteinstabilität verändert. Stattdessen reguliert EZH2 HIF-2α über die Kontrolle der HIF-2α-mRNA-Expression. Die pharmakologische Hemmung der Methyltransferasefunktion durch den EZH2-Inhibitor GSK126 reduzierte die HIF-2α-Proteinlevels in einigen Zelllinien, konnte aber die Herunterregulation der HIF-2α-mRNA, die unter EZH2-Knockdown beobachtet wurde, nicht reproduzieren. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse auf einen komplexen neuen EZH2-abhängigen regulatorischen Mechanismus hin, der HIF-2α-mRNA unter Hypoxie in einer Methyltransferase- und PRC2-Histon- unabhängigen Weise kontrolliert. Dieser könnte insbesondere relevant für bestimmte Subtypen von Brustkrebs sein.
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    Identification of novel protein regulators of the HIF signaling pathway by genome-wide screening
    (2023) Ritschel, Nadja
    Cancer is a leading cause of death worldwide, with brain tumors and lung cancers demonstrating particularly high mortality rates. The role of the complex tumor microenvironment (TME) and the interactions of cancer cells with the tumor stroma are the focus of intense investigation to better understand cancer progression and to test potential therapeutic options. In many solid tumors, regions with reduced oxygen availability (hypoxia) are present in the TME, along with active hypoxia inducible factor (HIF) signaling, the main cellular oxygen-sensing pathway. While the core HIF pathway is well characterized, its regulation remains to be fully elucidated. Uncovering the regulation of HIF signaling is key to understand how brain and lung tumors develop, adapt to low or fluctuating oxygen tensions and hijack the HIF pathway for progression, e. g., to induce invasion and metastasis. To discover novel HIF pathway regulators, in vitro fluorescent reporters (FRs) were developed to monitor the activation status of this signaling pathway in cells. Selected FRs were further examined in glioblastoma and/or lung adenocarcinoma cell lines to generate fluorescent reporter systems (FRSs). The best-performing FRSs were used to optimize the experimental conditions for a CRISPR knock-out (KO) screen targeting the whole coding genome. This screening in a glioblastoma FRS identified several known and previously unknown candidate regulators of the HIF signaling pathway in normoxia. Selected top hits were independently validated in both glioblastoma and lung adenocarcinoma FRSs. Moreover, initial functional analyses on a top hit, suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3), were performed in several cancer cell lines, including additional glioblastoma as well as renal cell carcinoma cell lines, in order to uncover the role of SOCS3 in HIF regulation. The development and application of the FRSs have moved us closer to decoding the regulation of the HIF signaling pathway in multiple cancers. Going forward, we will follow up on these findings to gain mechanistic insights into how SOCS3 regulates the HIF pathway. In addition, the versatile FRSs will help us to identify additional regulators under varying tumor microenvironmental conditions, such as hypoxia. By uncovering the regulation of the HIF signaling pathway in more detail, these studies may contribute to the development of innovative therapeutic strategies, paving the way to more effectively combat cancer.
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    Eine Korrelationsanalyse von Myopathologie, Phäno- und Genotyp bei Patienten mit Morbus Pompe im Erwachsenenalter (LOPD)
    (2020) Kulessa, Martin
    Morbus Pompe ist eine autosomal-rezessive Erkrankung, bei der das Vorliegen von pathogenen Mutationen im Alpha-1,4-Glucosidase-Gen (GAA) zu einem Defekt der lysosomalen alpha-Glucosidase führt. Es zeigten sich insbesondere in der quergestreiften Muskulatur eine pathologische lysosomale und extralysosomale Glykogenakkumulation sowie im Krankheitsverlauf eine Zerstörung der Muskelfaserarchitektur samt Funktionsverlust der Muskelzellen. Klinisch können IOPD (infantile onset Pompe disease) und LOPD (late onset Pompe disease) unterschieden werden. Während IOPD Patienten häufig aufgrund einer nahezu vollständig fehlenden Restenzymaktivität in den ersten Lebensmonaten schwere Krankheitsverläufe zeigen, liegen bei LOPD Patienten sehr variable Krankheitsverläufe vor. Eine in der vorliegenden Studie durchgeführte Analyse des Genotyps, des klinischen Phänotyps sowie der vorhandenen Muskelpathologie ist bisher noch nicht erfolgt. Die in unserer Studie analysierte Muskelpathologie an der bisher größten publizierten Kohorte von LOPD (n=53) zeigte eine hohe Variabilität, doch waren die Muskelveränderungen bei moderater Glykogenakkumulation im Vergleich zu bisher untersuchten IOPD Patienten insgesamt eher gering ausgeprägt. Diese Befunde korrelieren gut mit der ca. 10-30 % höheren GAA-Restenzymaktivität bei LOPD. In unserer Studie gelang eine Quantifizierung der Muskelpathologie mittels Muskelscore, wobei die wichtige Funktion der Autophagie bei vor allem fortgeschrittener Pompe Erkrankung dokumentiert werden konnte. Unter dem Aspekt, dass das in einigen Ländern etablierte Neugeborenen Screening auch LOPD Patienten miterfasst und strikte Genotyp - Phänotyp Korrelationen bisher fehlen, hat uns im Besonderen die Korrelation der Muskelpathologie mit dem individuellen Genotyp der LOPD Patienten interessiert. Die Verteilung des Genotyps mit der häufigsten Splice Site Mutation c.-32-12T>G entsprach den bisher bekannten Mutationsfrequenzen bei LOPD Patienten. Anhand der genetischen Daten von 37 LOPD Patienten konnten wir in unserer Arbeit abschließend keine Korrelation zwischen dem individuellen Genotyp und der vorliegenden Muskelpathologie aufzeigen. Der Einfluss weiterer krankheitsmodifizierender Faktoren (u.a. ACE- oder ein ACTN3-Gen Polymorphismus) ist daher wahrscheinlich. Daher sollten weitere Studien ausführlich nach epigenetischen, autophagischen sowie metabolischen Mechanismen suchen, um verbesserte Therapieoptionen bei LOPD Patienten zu entwickeln.
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    Metabolic regulation of prolyl hydroxylase domain-containing protein and hypoxia-inducible factor in glioblastoma cells in-vitro
    (2021) Nguyen, Phuong
    Glioblastoma multiforme (GBM) is one of the most lethal tumors known to man. This lethality is partly attributable to its rapid growth, which creates intratumoral regions scarce of oxygen and nutrients. GBM adapts to oxygen scarcity by activating the hypoxic response via hypoxia-inducible factor (HIF), thereby ensuring their survival and progression. HIF, in turn, is tightly regulated by prolyl hydroxylase domain-containing proteins. This work aims to characterize metabolic factors that influence the function of prolyl hydroxylase domain-containing proteins in GBM, including the metabolites glutamine, glutamate and alpha-ketoglutarate, and the citric acid cycle enzyme isocitrate dehydrogenase.