Novel proapoptotic p63 isoforms are driven by an endogenous retrovirus in the male germ line of humans and great apes, likely increasing genome stability

Abstract

TAp63, ein Homolog des Tumorsuppressors p53, hat die Fähigkeit, die weibliche Keimbahn zu beschützen, indem es Oozyten mit schweren DNA-Schäden nach Bestrahlung eliminiert. Obwohl die Expression von TAp63 in männlichen Keimbahnzellen vermutet wird, ist noch unklar, ob TAp63 auch als Wächter der männlichen Keimbahn fungiert. In dieser Arbeit identifizieren wir bisher unbekannte humane p63-Transkripte mit neuen 5`-Enden, die sich von Exons ableiten, welche upstream des ersten p63-Exons liegen. Eine Expressionsanalyse in einer Vielzahl von humanen Geweben ergab, dass diese neuen TAp63-Transkripte vorwiegend in humanem Testis exprimiert sind. Die am meisten 5´-gelegene Sequenz dieser Transkripte stimmt interessanterweise mit einem LTR (,long terminal repeat') des endogenen Retrovirus ERV9 überein. Die Insertion des ERV9-LTR vor den p63-Locus ist nur in Menschen und Menschenaffen (Hominidae) zu finden. Deshalb nehmen wir an, dass die retrovirale Integration sich sehr spät in der Evolution, vor ungefähr 15 Millionen Jahren, ereignete. Das entsprechende Protein ist das einzige p63-Protein in humanem testikulären Lysat, das in verschiedenen männlichen Keimzellen mit Hilfe von Immunhistochemie detektiert wurde. Während dieses humane p63-Protein nicht in reifen Spermatozoen vorhanden war, waren Spermatogonien stark p63-positiv. Im Gegenteil dazu zeigten murine männliche Keimzellen, die die ERV9-Sequenz vor dem Trp63-Gen nicht beinhalten, im Vergleich zu humanem Hoden eine relativ schwache p63-Färbung in murinen Spermienvorläufern. Funktionale Analysen deuten darauf hin, dass das humane, Keimzell-kodierte TAp63-Protein (bezeichnet als GTAp63) hauptsächlich proapoptotische Zielgene wie PUMA und Noxa aktiviert, teilweise mit Mitochondrien assoziiert und die Apoptose von human Zellen verstärkt, wenn es durch aktivierte Caspasen nahe des Carboxylterminus gespalten wird. Eine mögliche Rolle von GTAp63 in der testikulären Tumorigenese ist zusätzlich dadurch belegt, dass sowohl humanes Hodenkrebsgewebe als auch -zellinien größtenteils die Expression von p63 verloren haben. Von Bedeutung ist außerdem, dass die pharmakologische Inhibition von Histondeacetylasen die p63-Expression in testikulären Krebszellen vollständig wiederherstellt, wobei dies zu einem ca. 3000-fachen Anstieg der GTAp63-mRNA-Level führt. Unsere Ergebnisse liefern Hinweise, die die Rolle von Testis-spezifischem GTAp63 bei der Aufrechterhaltung der genomischen Integrität von männlichen Keimzellen unterstützen. Die Integration und Selektion eines endogenen retroviralen LTRs upstream des TP63-Locus könnte die Wächterfunktion von p63 in hominiden Spezies sehr deutlich verstärkt haben. Dieser Event könnte durch die damit verbundene gesteigerte Stabilität der Keimbahn zur Evolution von Menschen und Menschenaffen beigetragen und deren längere Lebensdauer ermöglicht haben.