Dissecting the ß-catenin-dependent and -independent functions of BCL9 and BCL9-2 in intestinal tumorigenesis

Abstract

Der hochkonservierte Wnt/ß-Catenin-Signaltransduktionsweg spielt eine wichtige Rolle während der Embryonalentwicklung, der Homöostase und der Tumorgenese in Adulten. Die BCL9 Proteine wurden zunächst als Kofaktoren dieses Signalweges identifiziert. Entsprechend agiert BCL9/Legless als essentieller Wnt/ß-Catenin-Kofaktor in Drosophila. Jedoch scheint die Rolle von BCL9 und BCL9-2, der Orthologe von Legless, in Vertebraten komplexer zu sein. Des Weiteren wurden die genauen Funktionen der BCL9 Proteine während der intestinalen Homöostase und Tumorgenese bislang wenig untersucht. Es konnte jedoch bereits gezeigt werden, dass BCL9-2 in intestinalen und Mammakarzinomen verstärkt expremiert wird. Diese Arbeit beschreibt erstmalig den Einfluss und die Funktion von BCL9-2 während der intestinalen Tumorgenese. BCL9-2 beinflusst die Tumorprogression positiv durch Verstärkung des Wnt/ß-Catenin-Signaltransduktionsweg und der Expression von Zielgenen, die Tumorwachstum und -invasion vermitteln. Zudem aktiviert BCL9-2 die Transkription von ß-Catenin-unabhängigen Genen durch einen neuartigen Mechanismus. Im Gegensatz zu BCL9, welches in allen humanen und murinen intestinalen Zelltypen expremiert wurde, beschränkte sich die BCL9-2 Expression auf die Zotten des Darmes. Die Wnt/ß-Catenin-positiven Krypten hingegen zeigten keinerlei BCL9-2-Expression auf, was darauf hinweist, dass BCL9-2 für den Wnt/ß-Catenin-Signalweg bei der intestinalen Homöostase entbehrlich ist. Während jedoch BCL9 Proteinlevel in Kolontumoren, im Vergleich zum normalen Epithel, unverändert blieben, wurde BCL9-2 bereits in frühen Stadien der Tumorgenese und in 90% aller Kolonkarzinome stark expremiert. Darüber hinaus führte transgene Überexpression von BCL9-2 im Darm von K19-BCL9-2;APCMin/+ Mäusen zu einer verstärkten Formation von Adenomen, deren Invasion und einem verringerten Überleben der Versuchstiere. Wie anhand von TOP/FOP Luciferase Reportergen-Versuchen gezeigt werden konnte, korrelierte die Stärke der BCL9-2-Proteinexpression mit der Aktivität des Wnt/ß-Catenin-Signalweges in Kolonkarzinomzellen. Zudem regulierte BCL9-2 die Transkription einiger ß-Catenin-abhängiger und darüber hinaus ß-Catenin-unabhängiger Zielgene, die bei der Tumorentstehung eine wichtige Rolle spielen. Des Weiteren zeigt diese Arbeit, dass in Kolonkarzinomzellen die BCL9-2 abhängige Transkription von CDX1 und CDX2 durch SP1-bindende Elemente über deren proximale Promotoren vermittelt wurde. Mittels Immunpräzipitation konnte zudem eine Interaktion zwischen BCL9-2 und SP1 in Kolonkarzinomzellen bestätigt werden. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass BCL9-2-Überexpression in frühen Phasen der intestinalen Tumorgenese die Progression von benignen Tumoren in invasive Karzinome fördert. Diese Eigenschaft wird durch verschiedene Mechanismen vermittelt: Zum einen verstärkt BCL9-2 die Expression einiger Wnt/ß-Catenin-abhängiger Zielgene; zum anderen reguliert BCL9-2 ß-Catenin-unabhängige Gene, die für die Tumorgenese eine wichtige Rolle spielen. Diese Funktion wird vermutlich durch die Bindung an SP1 Transkriptionsfaktoren und damit an die Promotoren von BCL9-2 Zielgenen vermittelt, was zu der verstärkten Expression von Genen führt, die die Tumorprogression und Invasion fördern.