Dokument: Expression, transkriptionelle Regulation und biologische Funktion des humanen Arylhydrokarbon Rezeptor Repressors

Titel:	Expression, transkriptionelle Regulation und biologische Funktion des humanen Arylhydrokarbon Rezeptor Repressors
Weiterer Titel:	Expression, transcriptional regulation and biological function of the human arylhydrocarbon receptor repressor
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=5039
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070703-091623-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Haarmann-Stemmann, Thomas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 705,5 KB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.07.2007 / geändert 03.07.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Abel, Josef [Gutachter] Prof. Dr. Wunderlich, Frank [Gutachter]
Stichwörter:	Ah-Rezeptor, Ah-Rezeptor Repressor, CYP1A1
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	Mensch und Tier sind täglich einer Vielzahl von chemischen Substanzen ausgesetzt, mit denen sie über Nahrung, Wasser und Luft in Kontakt geraten. Einige dieser Stoffe wirken relativ unspezifisch auf die exponierten Gewebe bzw. Zellen ein und schädigen biologische Strukturen und Makromoleküle. Andere Substanzen wiederum sind in der Lage, an intrazelluläre Rezeptormoleküle zu binden und dadurch die Signaltransduktion einer Zelle zu beeinflussen. Diese Stoffe lösen somit ein charakteristisches Spektrum von biochemischen und toxischen Wirkungen in einem Organismus aus. Gut untersuchte fremdstoffbindende Rezeptoren sind z.B. der Pregnan X Rezeptor (PXR), der konstitutive Androstan Rezeptor (CAR) oder der in dieser Arbeit im Mittelpunkt stehende Arylhydrocarbon Rezeptor (AhR). Zu der Gruppe der AhR-bindenden Chemikalien (Liganden) gehören u.a. die in der Umwelt ubiquitär verbreiteten, persistenten halogenierten aromatischen Kohlenwasserstoffe und die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe. Diese Stoffe entstehen bei Verbrennungsprozessen und gelangen somit permanent in unsere Umwelt. Unter diesen lipophilen Chemikalien finden sich einige Vertreter mit hohem toxischem Potential wieder. Der wohl prominenteste Vertreter dieser Gruppe von Umweltchemikalien ist das 1976 bei einem tragischen Chemieunfall als „Seveso-Gift“ bekannt gewordene 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD). Das Spektrum der durch diese Substanz hervorgerufenen toxischen Effekte ist breit gefächert und umfasst beispielsweise Prozesse wie Immunsuppression, Teratogenese und Kanzerogenese. Des Weiteren kommt es durch die Exposition mit TCDD und verwandten Chemikalien zu einer adaptiven Induktion des fremdstoffmetabolisierenden Enzymsystems. Sowohl Toxizität als auch Enzyminduktion werden von dem zytoplasmatisch lokalisierten Transkriptionsfaktor AhR vermittelt. Durch Bindung eines Liganden wird das AhR-Molekül aktiviert und dringt in den Zellkern ein, wo es ein Heterodimer mit seinem Partnermolekül ARNT (AhR Nuklear Translokator) bildet. Der AhR/ARNT-Komplex ist in der Lage durch Bindung an spezifische DNA-Motive die Expression von Genen zu modulieren. Die auf diese Weise regulierten Gene bzw. deren Genprodukte üben verschiedene Funktionen innerhalb des Fremdstoffwechsels aus, können aber auch Prozesse des Zellwachstums und der Zelldifferenzierung beeinflussen. Vor einigen Jahren konnte ein weiteres Mitglied der AhR-Signalkaskade identifiziert werden, der AhR Repressor (AhRR). Die Expression des AhRR wird durch den ligandenaktivierten AhR kontrolliert. Mit Hilfe von Überexpressionsstudien konnte gezeigt werden, dass der AhRR in der Lage ist den Ablauf AhR-abhängiger Signalwege zu supprimieren. Über die molekulare Funktionsweise und die Bedeutung des AhRR für die AhR-vermittelten biologischen und toxischen Prozesse ist bis heute wenig bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die Mechanismen der transkriptionellen Regulation sowie die intrazellulären Funktionen des humanen AhRR zu erforschen. Für die Untersuchungen standen vier humane Zelllinien zur Verfügung. Neben den drei transformierten Zelllinien A549, HepG2 und HeLa, wurde eine primäre Fibroblasten Kultur in die Studien einbezogen. In der vorliegenden Arbeit wurden folgende wesentliche Ergebnisse erzielt: 1. Die untersuchten Zelllinien zeigen eine zellspezifische AhRR Genexpression auf. Die Höhe der basalen AhRR Transkription korreliert mit der Responsivität des CYP1A1 Gens gegenüber AhR-Agonisten. 2. Das AhRR Gen wird durch einen regulatorisch aktiven Bereich in der Intron 1 Region moduliert. In diesem Bereich ist ein responsives XRE-Motiv lokalisiert, welches durch AhR und ARNT angesteuert wird. Das AhRR Protein bindet ebenfalls an dieses XRE-Motiv und moduliert somit seine eigene Expression autoregulativ. 3. In direkter Nachbarschaft des XREs ist eine funktionelle GC Box lokalisiert. Dieses DNA-Bindemotiv für Sp1-verwandte Transkriptionsfaktoren beeinflusst sowohl die basale als auch die 3-MC-induzierbare AhRR Genexpression. 4. Die Aktivierung der Hypoxie-sensitiven Signalkaskade führt zu einer NF-κB-vermittelten Induktion der AhRR Transkription. Ein im Intron 1 lokalisiertes NF-κB-Bindemotiv zeigt DFX- bzw. Hypoxie-responsive Aktivitäten auf. 5. Ein Ausschalten der AhRR Expression in den nicht-responsiven HeLa Zellen geht mit einem Anstieg der basalen CYP1A1 mRNA Expression einher. Der AhRR spielt somit in der konstitutiven Regulation der CYP1A1 Transkription eine funktionelle Rolle. 6. Die fehlende CYP1A1 Responsivität in Fibroblasten und HeLa Zellen wird durch den konstitutiv XRE-gebundenen AhRR verursacht. Dieser rekrutiert HDAC-Moleküle wodurch es zu einer nachgeschalteten Hemmung der CYP1A1 Genexpression kommt. Die gewonnen Befunde lassen auf eine komplexe Steuerung der AhRR Transkription schließen und deuten auf mögliche AhR-unabhängige Wege der AhRR-Aktivierung hin. Der AhRR spielt eine Rolle in der konstitutiven Regulation von AhR-Zielgenen und stellt somit vermutlich Teil eines zellulären Schutzmechanismus dar. Die postulierte Funktion des AhRR als negativer Regulator der AhR-Signalkaskade konnte nicht belegt werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Sonstige Einrichtungen/Externe » An-Institute » Institut für Umweltmedizinische Forschung (IUF) an der HHU
Dokument erstellt am:	03.07.2007
Dateien geändert am:	03.07.2007
Promotionsantrag am:	22.05.2007
Datum der Promotion:	28.06.2007