From screening to function - Evolutionary conservation of novel JAK/STAT signal transduction pathway components

Abstract

Signalübertragungswege regulieren die Verständigung zwischen Zellen und sind für die Entwicklung, zelluläre Differenzierung und Homöostase unentbehrlich. Fehlschaltungen in diesen Signalwegen stehen oftmals mit Krebsbildung in Zusammenhang. Der JAK/STAT-Signalweg (Janus Tyrosin-Kinase/Signal Transducer and Activator of Transcription) stellt einen solchen Signalübertragungsweg dar, der evolutionär konserviert ist und z.B. bei der zellulären Proliferation und bei der Blutbildung eine wichtige Rolle spielt. In dieser Arbeit wurde eine systematische Genom-umfassende Suche nach Genen durchgeführt, welche die Aktivität des JAK/STAT-Signalweges regulieren. Dazu wurden insgesamt 20.026 RNA-Interferenz (RNAi)-induzierte Phänotypen in einer Drosophila melanogaster Zell-Linie analysiert. Es wurden vier bereits bekannte und 86 neuartige Gene entdeckt, welche die Aktivität des JAK/STAT-Signalwegs modulieren. Diese neuen Modulatoren wurden dann in Epistase-Experimenten auf der Grundlage ihrer Interaktion mit bekannten Komponenten des Signalwegs klassifiziert. Um zu prüfen, ob diese neuen Gene auch beim Menschen eine ähnliche Funktion erfüllen, wurden die verwandten Gene in einer menschlichen Zell-Linie mittels RNAi ausgeschaltet und die Aktivität humaner STATs untersucht. Interessanterweise regulieren auch 30 der humanen Homologe den JAK/STAT-Signalweg, von denen viele eine Rolle bei der Entstehung von Krankheiten spielen. Beispiele für die neuen in dieser Arbeit identifizierten Regulatoren sind die Protein-Tyrosin-Phosphatase Ptp61F und das Drosophila-Homolog von BRWD3 - ein Protein mit Bromo-Domänen, das bei einigen Leukämie-Patienten zerstört ist. Die Untersuchung dieser beiden neuartigen Signalwegs-Regulatoren während der Entwicklung von Drosophila zeigt, dass sowohl das zerstörte dBRWD3 als auch das überexprimierte ptp61F die Entstehung von Leukämie-ähnlichen Tumoren unterdrücken können. Das Protein dBRWD3 ist im Zellkern lokalisiert, kann physisch mit dem Drosophila-STAT interagieren und induziert so vermutlich die Aktivität von Zielgenen. In dieser Arbeit wurden neue Gene identifiziert, die bisher noch nicht in Zusammenhang mit dem JAK/STAT-Signalweg gebracht worden waren und so mögliche neue molekulare Mechnismen für die Regulierung eines krebsrelevanten Signalübertragunsgwegs darstellen. Die humanen Homologe der neuen Regulatoren könnten neue Ansätze für therapeutische Eingriffe liefern.