Analyse der Rolle von onkogenem K-Ras und TGFβ1 in der EMT-assoziierten Genregulation des NSCLC

Abstract

Viele Tumorzellen durchlaufen während der Karzinogenese einen EMT-Prozess, in dessen Rahmen die Zelle epitheliale Charakteristika zugunsten mesenchymaler Eigenschaften verliert. Dieser Vorgang wird durch eine veränderte Genregulation mit konsekutiv veränderter Proteinexpression hervorgerufen. Für die Zell-Zell-Kontakte bedeutet dies durch den sog. Cadherin- Switch mit Hochregulation von N-Cadherin und Reprimierung von E-Cadherin eine Dedifferenzierung und Stabilitätsverlust, der Metastasierung erleichtert. Dabei spielt neben dem Zytokin TGFβ1 auch das Proto-Onkoprotein K-Ras, welches in vielen NSCLC-Adenokarzinomen mutiert ist, eine Schlüsselrolle in der EMT-Induktion. Ihre Wirkung vermitteln die beiden Proteine über verschiedene nachgeschaltete Signalwege u. a. durch Induktion und/oder Interaktion mit den klassischen EMT-Transkriptionsfaktoren Snail1, Slug, Twist1, ZEB1 oder ZEB2. In der vorliegenden Arbeit wurde anhand von Reporterassays die Rolle von K-Ras und TGFβ1 in der EMT-assoziierten Genregulation von NSCLC-Zelllinien untersucht. Neben den klassischen EMT-Transkriptionsfaktoren wurden auch weitere potenziell relevante Transkriptionsfaktoren und häufig vorkommende DNA-Bindesequenzen betrachtet. Dabei deuten die Ergebnisse auf eine genregulatorische Schlüsselrolle von Slug hin, während Snail1 und Twist1 eine deutlich untergeordnete Rolle spielen. ZEB1 Isoform 2 und ZEB2 wiederum regulieren EMT-assoziierte Gene sehr unterschiedlich. Diese Arbeit verdeutlicht, dass die in der Literatur häufig unter dem Sammelbegriff EMT-Transkriptionsfaktoren zusammengefassten Proteine die Genregulation differenzierter und individueller steuern als stellenweise angenommen. Darüber hinaus war auch eine genregulatorische Funktion der Smad-Transkriptionsfaktoren nach TGFβ-Rezeptor-1-Aktivierung nachweisbar. Für Cut-like 1 deuten die erzielten Daten auf eine mögliche Rolle in der EMT-assoziierten Genregulation des NSCLC hin und sollten weiter untersucht werden. In einem weiteren Schritt wurde außerdem der Einfluss der K-Ras-Inhibition auf die EMT-assoziierte Genregulation analysiert. Hier weisen die Ergebnisse auf eine hormetikähnliche Dosis-Wirkungs-Beziehung beider K-Ras-Inhibitoren (MRTX-849 und AMG-510) bei einer Behandlungsdauer von 24 h in der Zelllinie H358, die eine heterozygote Mutation im KRAS-Gen hat, hin. Interessanterweise wurden unter K-Ras-Inhibition insbesondere kombinierte Ets-AP1- und C/EBP-Sequenzen sowie der Promotor von NFκB reguliert, welcher bis dato in der Literatur eher wenig beachtet wurden. Aufgrund der methodischen Limitationen kann die vorliegende Arbeit nur auf genregulatorische Zusammenhänge hindeuten. Für den Nachweis von Protein-DNA-Bindungen und deren molekulare Auswirkungen auf die Regulation der EMT müssen hierauf aufbauende, weiterführende Analysen angeschlossen werden.