Regulation des humanen TERT Gen Promotors im transgenen Mausmodell [Mus musculus (Linneaus)]

Abstract

Das Enzym Telomerase ist für die vollständige Replikation der Chromosomenenden, der Telomere, zuständig. Die Telomeraseaktivität wird in den meisten humanen Geweben während der Differenzierung inhibiert, aber in ca. 90 % aller humanen Krebsarten und Tumorzelllinien induziert (Kim et al., 1994; Meyerson et al., 1997; Nakayama et al., 1998). In normalen Geweben ist die Telomerase nur in speziellen Zellen wie Keimbahnzellen oder Progenitorzellen aktiv und dort für die Homöostase der Organe wichtig. Die Aktivität der Telomerase unterliegt also beim Menschen einer stringenten Kontrolle und wird in den meisten Zellen unterdrückt.

Für die Funktion der Telomerase sind zwei ihrer Komponenten essentiell: die katalytische Untereinheit TERT (Meyerson et al., 1997), die als reverse Transkriptase fungiert, und die RNA Untereinheit TERC (Blasco et al., 1995; Feng et al., 1995), die als Matrize für TERT dient. Während die humane TERC Komponente konstitutiv exprimiert ist (Avilion et al., 1996), wird die humane TERT (hTERT) Expression stringent kontrolliert (Kolquist et al., 1998). Daher kann die hTERT Expression, die in erster Linie über die Initiation der Transkription reguliert wird, als limitierender Faktor für die Telomeraseaktivität angesehen werden. Das Verständnis über die Regulation von hTERT ist von großer Bedeutung für die Krebsforschung und bietet viel versprechende Ansatzmöglichkeiten bezüglich der Therapie.

In dieser Arbeit wurde das transgene Mausmodell hTERTp-lacZ analysiert, bei dem das bakterielle lacZ Reportergen, das für das Enzym β Galaktosidase kodiert, unter der Kontrolle eines 8,0 kbp langen Fragmentes des humanen TERT Gen Promotors exprimiert wird. In diesem Modellsystem kann die Regulation des hTERT Promotors in vivo untersucht werden. Anhand von RT PCR Analysen konnte gezeigt werden, dass sich die hTERT Promotoraktivität in zwei hTERTp lacZ transgenen Mauslinien, 6340.3 und 6335.5, „human-ähnlich“ verhält. Das bedeutet, dass der ektopische hTERT Promotor in den meisten somatischen Zellen inaktiv ist. Im Gegensatz zu der murinen TERT Expression, die in einer großen Bandbreite von Organen nachweisbar ist, zeigt der hTERT Promotor nur im Hoden der transgenen Mäuse eine starke Aktivität. Die zelltypspezifische Expression des lacZ Reportergens wurde in den Keimbahnzellen des Hodens, dem Organ mit der stärksten hTERT Promotoraktivität, mittels X Gal Färbung und β Galaktosidase Immunhistochemie dargestellt. Es konnte gezeigt werden, dass der hTERT Promotor in der transgenen Mauslinie 6340.3 während proliferativer bzw. regenerativer Prozesse wie dem Haarzyklus oder nach partieller Hepatektomie spezifisch induziert wird. Eines der wichtigsten Resultate dieser Arbeit war die Induktion des humanen und murinen TERT Promotors während der Tumorgenese in einem bitransgenen Mausmodell für Mammakarzinome hTERTp lacZ / p53+/- / BALB/c. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Expression von bekannten TERT Aktivatoren wie c-myc und ER81 sowie Tumormarkern wie her2 und ESX, die in humanen Mammakarzinomen eine Rolle spielen, ebenfalls im Tumorgewebe erhöht ist. Bei der vergleichenden Analyse der hTERT Promotoraktivität in den transgenen Mauslinien 6340.3 und 6335.5 wurde eine stringentere Kontrolle der hTERT Promotor-vermittelten lacZ Expression in der Mauslinie 6335.5 offensichtlich. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass der Integrationsort des Transgens bei 6335.5 epigenetischen Regulationsmechanismen unterliegt. In der Tat wurde eine Induktion des hTERT Promotors in 6335.5 primären Fibroblasten nach Behandlung mit dem Histon-Deacetylasen Inhibitor Trichostatin A gezeigt.

Das hTERTp-lacZ transgene Mausmodell zeigt eine „human-ähnliche“ und zelltypspezifische Expression des lacZ Reportergens unter der Kontrolle des humanen TERT Promotors. Insbesondere die transgene Mauslinie 6340.3 hat sich als geeignet erwiesen, um die gewebsspezifische Regulation des humanen TERT Promotors unter physiologischen Bedingungen während regenerativer Prozesse und der Tumorgenese zu untersuchen.