Regulation of human androgen receptor by corepressors and signal transduction in prostate cancer

Abstract

The thesis primarily addresses the role of transcriptional corepressor and signal transduction cascades in regulatingandrogen receptor (AR) activity. AR is a ligand-activated transcription factor and is important for the development ofmale phenotype. Malfunctioning of AR function has been implicated in the progression of the prostate cancer (CaP).Clinical management of the CaP most often involves the administration of anti-hormones (Cas, CPA) that bind to ARand turn it transcriptionally incompetent and consequently regression of the tumor. Eventually though emergesresistance to therapy 3-4 semesters post-treatment but unfortunately modern medicine doesn t offer any cure at thispoint. To safeguard the AR function, corepressor molecules negatively modulate AR function on its target geneshence suggested to have protective role against the CaP. Gene regulation by AR and corepressors can be influenced byactivated signal transduction machinery often abruptly activated in CaP cells. The work pursued here in part shows how partial agonist CPA modulates the expression of target genes PSCA andMaspin. It also highlights how interaction of corepressor SMRT is modulated by signal transduction pathways in vivo.The work demonstrates the role of Src kinase pathway in regulating AR function in androgen-independent CaP cells.Inhibiting Src by chemical inhibitor PP2, leads to decrease in AR recruitment on target genes in vivo. Also it decreasestransactivation potential of AR on various target genes. The work also shows that inhibition of Src leads to loss oftarget gene induction in response to agonist and growth retardation of C4-2, hormone-independently growing cells.This work also demonstrates the discovery of a new AR corepressor LCoR. Corepressor LCoR potently represses ARtransactivation not only in anti-hormone but also in a hormone-dependent manner in CV1 cells. Versatility inrepression by LCoR evidenced from the experiments showing potent in vivo repression of AR T877A hot spot mutantand another AR mutant which does not interact and thereby not repressed by many other corepressors. This work alsoshows that for its interaction with AR LCoR uses its C-terminus, which harbours HLH domain that interacts with theDBD of AR in vivo. Intriguingly LCoR shows only marginal repression of endogenous AR in CaP cells. This workshows that LCoR is functionally weakened by Src kinase pathway in CaP cells in repressing AR function. Inhibitionof Src by Src inhibitor PP2 enhances autonomous silencing function of LCoR. In addition, this inhibition by PP2enhances its ability to interact and thereby repress AR in CaP. Overexpression of stably-integrated corepressor LCoRin CaP cells leads to compromised growth. This work demonstrates the importance of molecular cross talk between corepressors and signal transduction pathwaysthat functionally modulate the corepressor function and thereby regulate AR transactivation and growth of CaP. It alsoopens an important avenue in translational cancer research implicating the role of cross talk between signalingcascades and corepressors in CaP. In dieser Arbeit wurde die Bedeutung transkriptionaler Corepressoren und der Signaltransduktions-Kaskade bei derRegulation des Androgen-Rezeptors (AR) untersucht. Der AR ist ein durch Liganden aktivierbarerTranskriptionsfaktor und ist für die Entwicklung des männlichen Phänotyps von großer Bedeutung. Dysfunktionen desAR sind mit der Progression von Prostata-Krebs (CaP) assoziiert. Das klinische Management bei der Behandlung vonCaP besteht häufig in der Gabe von Anti-Hormonen (Cas, CPA), welche an den AR binden, dessen Transkriptionunterbinden und daher zu einer Regression des Tumors führen. Nach 1-2 Jahren der Therapie mit Anti-Hormonenkommt es meist zu einer Therapie-Resistenz, die leider zum jetzigen Zeitpunkt keine medizinische Heilungermöglicht. Corepressoren, die den AR transkriptionell hemmen, scheinen daher eine hemmende Rolle bei der CaPProliferationzu haben. In CaP-Zellen kann die Genregulation durch AR und Corepressoren durch eine Aktivierung derSignalkaskade beeinflusst werden. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie der partielle Agonist CPA die Expression der Zielgene PSCA und Maspinreguliert. Es wurde weiterhin analysiert, wie eine Interaktion des Corepressors SMRT durch Signalwege in vivomoduliert wird. Die Arbeit zeigt die Bedeutung des Src-Kinase-Signalweges bei der Regulation der AR-Funktion inAndrogen-unabhängigen CaP-Zellen. Wird Src durch den chemischen Inhibitor PP2 blockiert, führt dies in vivo zueiner verminderten AR-Rekruitierung an Ziel-Genen. Auch das Transaktivierungspotential von AR an verschiedenenZiel-Genen ist vermindert. In dieser Arbeit wurde weiterhin gezeigt, dass eine Inhibierung von Src zu einem Verlustder Induktion der Zielgene als Antwort auf den Agonisten und zu einem verminderten Wachstum der C4-2-Zellen,einer Hormon-unabhängig wachsende Zelllinie, führt. Weiterhin wurde in dieser Arbeit LCoR als ein neuer Corepressor für den AR beschrieben. Der Corepressor LCoRunterdrückt die AR-Transaktivierung sowohl durch Anti-Hormone als auch durch Hormone in CV-1-Zellen. DieVielseitigkeit der Repression von LCoR wurde in Experimenten gezeigt, die eine effektive in vivo Hemmung der ART877A hot spot -Mutante und anderer AR-Mutanten zeigen. Diese können mit vielen anderen Corepressoren nichtinteragieren und somit nicht reprimiert werden. Das konnte auch nachgewiesen werden für die Interaktion des AR mitdem C-terminalen Ende von LCoR mit einer HLH-Domäne, welche mit der DBD-Domäne des AR in vivo reagiert.Interessanterweise zeigte LCoR nur eine geringe Repression des endogenen ARs in CaP-Zellen. In dieser Arbeitwurde auch gezeigt, dass durch den Src-Signalweg in CaP-Zellen LCoR funktionell schwächer wird. Eine Hemmungvon Src durch den Src-Inhibitor PP2 führt zu einer Verstärkung der Funktion von LCoR. Darüber hinaus fördert dieseInhibierung durch PP2 eine Interaktion und führt zu einer Unterdrückung der AR-Transaktivierung in CaP-Zellen. DieÜberexpression von stabil integrierten LCoR in CaP-Zellen führt zu einer Beeinträchtigung des Wachstums. Diese Arbeit zeigt die Bedeutung des molekularen cross talks zwischen Corepressor und Signaltransduktions-Wegen, welche die Funktion des Corepressors funktionell moduliert, dadurch die AR-Aktivierung und dieProliferation von Prostata-Tumoren reguliert. Für weitere Forschungen könnten möglicherweise die Erkenntnissebezüglich des cross talks zwischen Signalkaskaden und Corepressoren in Hinblick auf die Prostata-Tumoren genutztwerden.