In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des multifunktionalen Transkriptionsfaktors CTCF (CCCTC-Binding Factor) auf ausgewählte Tumorsuppressorgene untersucht. In die Analyse einbezogen wurden neben Mitgliedern der RASSF (Ras-Association domain family)-Familie, die Gene AATK (Apoptosis-associated tyrosine kinase) und DUSP2 (Dual-specificity phosphatase 2), die im Rahmen einer Transkriptomanalyse in Folge eines CTCF-Knockdowns in HeLa-Zellen eine signifikante Deregulation aufwiesen sowie tumorassoziiert sind und CTCF-Bindestellen besitzen. Die Charakterisierung der Kandidaten hinsichtlich epigenetischer Parameter ergab, dass eine Promotorhypermethylierung von AATK, DUSP2, RASSF5A sowie RASSF5C in verschiedenen Krebszelllinien mit einer reduzierten RNA-Expression korreliert. Eine Hypermethylierung der Promotoregion von AATK, DUSP2, RASSF5A sowie RASSF5C konnte zudem in primären Tumoren unterschiedlicher Krebsentitäten erfasst werden. Für AATK wurde mittels Colony Formation Assays eine tumorsuppressorische Wirkung nachgewiesen. Transiente CTCF-Überexpression führte zur methylierungsabhängigen Änderung der AATK-, DUSP2- und RASSF5C-RNA-Expression; d.h. eine Reexpression der Gene nach CTCF-Überexpression wurde nur bei Vorlage eines methylierten Promotors beobachtet. Die Überexpression der N-terminalen Domäne von CTCF resultierte in der stärksten Steigerung der AATK, DUSP2 und RASSF5C-Expression. Weiterhin führte die Mutation der CTCF-SUMOylierungsstellen und die Deletion der CTCF-PARylierungsstelle in Zellen mit methyliertem AATK bzw. DUSP2-Promotor zu inhibierter AATK bzw. DUSP2-RNA-Expression. Der Einfluss der SUMOylierung konnte ferner durch SUMO-Überexpressions-Experimente verifiziert werden. Die Depletion von CTCF führte in Zellen mit schwacher oder partieller Promotormethylierung von AATK-, DUSP2- oder RASSF5C zu reduzierter RNA-Expression des jeweiligen Gens, nicht aber zur signifikanten Änderung der Promotormethylierung. Das gezielte Einschalten von CTCF in einem stabilen System wurde durch Herstellung einer modifizierten HEK293-Zelllinie ermöglicht, die tetrazyklinabhängig CTCF exprimiert. Auch in dieser Zelllinie konnte die Reexpression von DUSP2 nach CTCF-Induktion beobachtet werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass CTCF methylierungsabhängig an den AATK-, DUSP2- und RASSF5C-Promotor bindet. Zudem konnte sowohl nach transienter CTCF-Überexpression, als auch nach CTCF-Induktion in den modifizierten HEK293-Zellen eine signifikante Abnahme der Hydroxymethylierung (5hmC) am methylierten DUSP2-Promotor detektiert werden. Das CTCF-Paralog BORIS hatte keine Auswirkung auf die RNA-Expression oder Methylierung der Kandidatengene. Durchgeführte Genomweite Methylierungs- und Expressionsanalysen wiesen ebenfalls daraufhin, dass CTCF die Hydroxymethylierung beeinflusst und konnten zur Identifikation neuer tumorassoziierter Kandidatengene beitragen, die in Folge einer CTCF-Expression eine epigenetische Aktivierung aufwiesen. In weiteren funktionellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass TET1 in den Mechanismus der Regulation von DUSP2 über CTCF involviert ist. Insgesamt konnten in dieser Arbeit originäre epigenetische Regulationsmechanismen ausgewählter Tumorsuppressorgene durch CTCF beschrieben werden.
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