Geisen, Christoph:

Cyclin E : Struktur - Funktionsbeziehung und Implikationen für die Tumorentstehung

Essen (2001)
Dissertation / Fach: Allgemeines, Sonstiges
Medizinische Fakultät » Universitätsklinikum Essen » Institut für Zellbiologie (Tumorforschung)
Fakultät für Biologie » Genetik
Dissertation
Abstract:
Das zentral in die Zellzyklusregulation involvierte humane Cyclin E wurde zunächst durch Komplementationsversuche in Cyclin-defizienten Hefen gefunden.Seine Bedeutung als evolutionär konservierter Regulator des Überganges von der Ruhephase G 1 in die Synthese-Phase S des Zellzyklus,als Zielgen von E2F und als Aktivator von Cdk2 ist durch eine Vielzahl an Experimenten belegt.Cyclin E bindet und aktiviert Cdk2,bildet dadurch einen Kinasekomplex und übt,durch die Phosphorylierung seiner Substrate und die daraus folgende Genaktivierung,eine S-Phase initiierende Funktion aus. Weiterhin gibt es sowohl experimentell als auch epidemiologisch-statistisch starke Hinweise für eine Funktion von Cyclin E in der Tumorigenese.In humanen Tumoren ist neben der Amplifikation des Cyclin E Gens CCNE auf Chromosom 19q12-q13,seine teilweise dadurch bedingte Überexpression als Tumormarker für schlechte Prognosen in verschiedenen Geweben etabliert.Experimentell konnte das onkogene Potential von humanem Cyclin E in mehreren Systemen nachgewiesen werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es,die transformierenden Eigenschaften von Cyclin E näher zu untersuchen und den Wirkungsmechanismus von überexprimiertem Cyclin E in der Onkogenese aufzuklären.Hierzu wurde mit einer Reihe von Cyclin E-Mutanten in verschiedenen experimentellen Systemen gearbeitet und diverse,bekannte und neue Charakteristika von Cyclin E untersucht. Es wurde festgestellt,daß die kinaseaktivierende Funktion von Cyclin E zwar essentiell für die Stimulation der Zellzyklusprogression,jedoch nicht unbedingt für die onkogene Transformation notwendig ist.Außerdem ist die Bindung von Cdk2 durch Cyclin E-Mutanten nicht mit der Aktivierung der Kinase gleichzusetzen.Zudem konnte der Bereich des Cyclin E-Proteins,der für die Interaktion mit allen untersuchten Bindungspartnern (Cdk2,p21 Cip1, p27 Kip1 ,p130 und p45 Skp2 )notwendig ist,auf die zentralen Aminosäuren 129-350,die auch die komplette "Cyclin-Box " und die wichtige Aminosäure R130 beinhalten,eingeschränkt werden.Da das onkogene Potential der untersuchten Cyclin E-Mutanten und ihre Interaktionsfähigkeit mit Partnerproteinen weitgehend übereinstimmen,ist die onkogene Wirkung des überexprimierten Cyclin E-Proteins auf die Inhibiton der CKIs zurückzuführen.Dem N-Terminus des Proteins konnte insgesamt keine Funktion zugeordnet werden,während der C-Terminus für den Abbau des Proteins und die Aktivierung von Cdk2 wichtig ist.Für die Spleißvarianten Cyclin E T und Cyclin E S konnte keine der untersuchten Interaktionen nachgewiesen werden,was ihre Funktion im Zellzyklus und den Mechanismus der durch diese Proteine vermittelten onkogenen Transformation weiter offen läßt. Bei Überexpression werden die meisten Cyclin E-Mutanten im Zytoplasma akkumuliert gefunden.Dieses Verteilungsmuster innerhalb einer Zelle kann durch Koexpression von Partnerproteinen zu Gunsten einer nukleären Lokalisation verschoben werden.Die Steuerung der subzellulären Lokalisation von Cyclin E unterliegt nicht einem klassischen Kernlokalisierungssignal,sondern beruht auf einer oder mehrerer kooperativer Bindungen von Cyclin E an Cdk2 und/oder p21 Cip1 bzw.p27 Kip1 und nachfolgendem Kotransport. Weiterhin wurden Hinweise für eine mögliche Implikation von Cyclin E in die Regulation der M-Phase des Zellzyklus gefunden.