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Analysis of genetic interactions and hierarchies of Wnt-signaling components in vivo

dc.contributor.advisorBrembeck, Felix Hermann Prof. Dr.de
dc.contributor.authorSchelp, Nadinede
dc.date.accessioned2013-02-13T15:18:45Zde
dc.date.available2013-06-05T22:50:05Zde
dc.date.issued2013-02-13de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-FB61-Ede
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3709
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3709
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3709
dc.description.abstractDer Wnt/β-catenin Signalweg reguliert zusammen mit anderen Signalkaskaden die Embryogenese sowie auch die Homöostase und die Proliferation der Stammzellen im adulten Organismus. Mutationen in Komponenten dieses Signaltransduktionsweges führen zu einer aberranten Aktivierung von β-catenin und wurden in vielen verschieden Krebsarten einschließlich Darmkrebs beobachtet. Die transkriptionelle Akivität von β-catenin wird von verschiedenen nukleären Kofaktoren beeinflusst. Hierzu zählen insbesondere die Proteine der Pygopus Familie, die in Drosophila eine essentielle Rolle im kanonischen Wnt-Signalweg spielen, in Vertebraten allerdings vielmehr Kontext abhängig agieren. Insbesondere Pygo2 ist hierbei vermutlich auch an der malignen Transformation verschiedener Zelltypen mit anschließender Ausbildung von Tumoren beteiligt. Auch wenn bereits gezeigt werden konnte, dass Pygo2 in Darmtumoren überexprimiert wird, ist bisher unbekannt, ob es tatsächlich eine Rolle bei der Entstehung von intestinalen Tumoren spielt. Anhand von genetischen Experimenten in der Maus zeigt diese Arbeit zum ersten Mal in vivo, dass Pygo2 für die normale Homöostase des Darms nicht essentiell ist, aber an der Ausbildung von Darmtumoren, welche durch eine Stabilisierung von β-catenin induziert werden, beteiligt ist. Weder im embryonalen noch im adulten Darm beeinflusste der konditionale Villin-Cre bedingte Knock-out von Pygo2 in epithelialen Zellen die normale embryonale Entwicklung oder die Homöostase im adulten Darm. Auch für die Regulation von Zielgenen des Wnt/β-catenin Signalweges unter physiologischen Bedingungen scheint Pygo2 funktionell redundant zu sein. Im Gegensatz dazu verhinderte der Verlust von Pygo2 die Entstehung von β-catenin induzierten intestinalen Tumoren und normalisierte die damit verbundene Hyperproliferation sowie die erhöhte Expression von Wnt/β-catenin Zielgenen und intestinalen Stammzellmarkern. Überraschenderweise konnte die Ausbildungen von Adenomen in ApcMin/+ Mäusen durch Deletion von Pygo2 nicht verhindert werden. Der Vergleich beider Mausmodelle ergab eine erhöhte Expression von BCL9-2 in den Adenomen der ApcMin/+ Mäuse aber nicht in den Hyperplasien, die durch aktiviertes β-catenin induziert wurden. Dies könnte darauf hinweisen, dass in Apc mutierten epithelialen Zellen BCL9-2 für die Tumorprogression verantwortlich ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sowohl der knock-down von Pygo2 als auch von BCL9-2 in human Kolonkarzinomzellen die Proliferation reduzierte. Anhand von immunohistochemischen Analysen des Phosphorylierungsstatus von ERK1/2, einem „downstream“ Effektor von K-ras, konnten außerdem pERK1/2 positive Zellen in den intestinalen Adenomen von ApcMin/+ Mäusen, nicht aber in hyperproliferierenden Zellen mit stabilisierten β-catenin nachgewiesen werden. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse dieser Arbeit daraufhin, dass die Funktion von Pygo2 im Darm Kontext abhängig ist. Während in normalen epithelialen Zellen des Darms Pygo2 offensichtlich funktionell redundant ist, scheint es für die Ausbildung von intestinalen Tumoren, welche durch dereguliertes Wnt/β-catenin induziert werden, essentiell zu sein. Daher könnte Pygo2 ein idealer Angriffspunkt für die zielgerichtete Therapie von Darmtumoren mit β-catenin Mutation sein.de
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc570de
dc.titleAnalysis of genetic interactions and hierarchies of Wnt-signaling components in vivode
dc.typedoctoralThesisde
dc.contributor.refereeBrembeck, Felix Hermann Prof. Dr.de
dc.date.examination2012-12-06de
dc.description.abstractengIn cooperation with other signaling cascades the Wnt/β-catenin signaling pathway is an essential regulator of embryonic development as well as adult tissue homeostasis and stem cell proliferation. Mutations in components of this signal transduction pathway, which lead to aberrant activation of β-catenin, are frequently observed in human cancers including colon cancer and other degenerative diseases. Pygopus proteins have emerged as nuclear co-factors of β-catenin and are supposed to act in a context dependent way by modulating canonical Wnt signaling. Pygo2, one of the mammalian Pygopus homologues, is involved in neoplastic transformation of multiple cell types. Although overexpressed in colon cancer its role in intestinal tumorigenesis is not yet investigated. This study shows for the first time, that Pygo2 is dispensable for the normal intestinal homeostasis, but is essential for intestinal tumor development induced by mutant β-catenin. Conditional Villin-Cre mediated deletion of Pygo2 in mouse intestinal epithelial cells did not affect the normal embryonic development or the homeostasis of adult intestine. Moreover, loss of Pygo2 did not influence the expression of Wnt/β-catenin target genes. However, Pygo2 deficiency in the context of aberrant Wnt signaling mediated by stabilization of β-catenin completely blocked intestinal hyperproliferation and rescued the increased expression of Wnt/β-catenin target genes and of intestinal stem cell marker. Surprisingly, when deleted in ApcMin/+ mice Pygo2 failed to prevent or even reduce tumor development. Comparing both mouse models we found upregulation of BCL9-2 in intestinal adenomas of ApcMin/+ mice but not in the hyperproliferation of β-catenin mutant mice, which suggests that BCL9-2 might be sufficient to promote tumor progression in the context of Apc deficiency. We further demonstrated that both Pygo2 and BCL9-2 were required for the proliferation of human colon cancer cells in vitro. In addition, we found phosphorylation of ERK1/2, a downstream effector of K-ras, in intestinal adenomas of ApcMin/+ mice but not in the early hyperproliferation of β-catenin mutant mice, indicating that Apc deficient tumors acquired additional mutations. Taken together, our data suggest that the function of Pygo2 in the intestine is context dependent. Pygo2 appears to be redundant for the normal intestinal epithelium, but may be required for tumor initiation induced by aberrant Wnt/β-catenin signaling. Therefore, Pygo2 might be an attractive therapeutic target in early intestinal tumors that arise upon mutation of β-catenin.de
dc.contributor.coRefereeWienands, Jürgen Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeJohnsen, Steven Prof. Dr.de
dc.subject.engPygopusde
dc.subject.engPygo2de
dc.subject.engWnt-signalingde
dc.subject.engb-cateninde
dc.subject.engintestinede
dc.subject.engintestinal epitheliumde
dc.subject.engcolon cancerde
dc.subject.engmouse modelsde
dc.subject.engtumorigenesisde
dc.subject.enghomeostasisde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-000D-FB61-E-2de
dc.affiliation.instituteGöttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und molekulare Biowissenschaften (GGNB)de
dc.subject.gokfullBiologie (PPN619462639)de
dc.description.embargoed2013-06-05de
dc.identifier.ppn773355200


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