Untersuchungen zum Serin- und Glycin-Metabolismus und der Phosphoserin-Aminotransferase 1 in der Modellzelllinie P493-6
Studies on serine and glycine metabolism and phosphoserine aminotransferase 1 in the model cell line P493-6
von Wilken Harms
Datum der mündl. Prüfung:2024-01-11
Erschienen:2023-12-18
Betreuer:Prof. Dr. Dieter Kube
Gutachter:Prof. Dr. Dieter Kube
Gutachter:Prof. Dr. Ralf Dressel
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Format:PDF
Zusammenfassung
Englisch
A fundamental trait of cancer cells is the reprogramming of cell metabolism. The complex genesis of aggressive non-Hodgkin lymphoma, such as diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL), is accompanied by conversion of cellular metabolic processes as well. A better understanding of metabolic changes in B cells and the underlying signaling is therefore of particular significance. In previous analyses, proliferation of activated B cells stimulated by the microenvironmental factors IL10 and CpG was shown to be dependent on glutamine. Central to this is the aspartate aminotransferase (GOT2), whose expression is induced by cooperative JAK-STAT and NF-kB signaling. However, glutamine dependence is not exclusively due to GOT2, so a contribution of other glutamate-consuming transaminases is assumed. This leads to the hypothesis that phosphoserine aminotransferase 1 (PSAT1) and the associated serine and glycine metabolism are important for B cell proliferation. The objective was therefore to analyze the impact of serine and glycine deficiency as well as knockdown of PSAT1 alone or in combination with GOT2 on B cell proliferation. In addition, the influence of JAK-STAT and NF-kB signaling pathways on the expression of enzymes of the serine and glycine synthesis should be investigated. Analyses were performed using the B cell line P493-6, which carries a controllable MYC plasmid and serves as a model for resting or IL10- and CpG-activated B cells and proliferating MYC-transformed B cells. Serine and glycine were shown to contribute significantly to the proliferation of IL10- and CpG-stimulated P493-6 MYC-low cells. This was dependent on the glutamine concentration present. For the first time, a dependence of IL10- and CpG-induced B cell proliferation on PSAT1 and thus indirectly on de novo serine synthesis was demonstrated. PSAT1 was proven to be similarly relevant for cell proliferation as GOT2. However, the knockdown of both transaminases neither led to a further reduction in cell proliferation nor to a compensatory increase in the expression of other enzymes involved in serine and glycine synthesis. Gene expression of the enzymes of serine and glycine synthesis was found to be mediated significantly via the NF-kB signaling pathway and, in the case of PSAT1, also via the JAK-STAT signaling pathway. The results obtained using the P493-6 model cell line provide insight into the serine and glycine metabolism of activated and MYC-transformed B cells. Further analyses are necessary to deepen the understanding of serine and glycine metabolism and PSAT1 in B-cell lymphoma. This can contribute to the identification of prognostically relevant features and the development of targeted therapy strategies.
Keywords: PSAT1; serine; glycine; metabolism; cancer metabolism; B cell; lymphoma; JAK-STAT; NF-kB
Deutsch
Ein wesentliches Merkmal von Tumorzellen stellt die Reprogrammierung des Zellmetabolismus dar. Auch die komplexe Genese aggressiver Non-Hodgkin-Lymphome wie dem diffus großzelligen B-Zell-Lymphom (DLBCL) geht mit einem Umbau des zellulären Stoffwechsels einher. Dem besseren Verständnis metabolischer Veränderungen in B-Zellen und der zugrundeliegenden Signalgebung kommt daher eine besondere Bedeutung zu. In vorhergehenden Analysen zeigte sich die Proliferation aktivierter B-Zellen, die durch die beiden Faktoren der Mikroumgebung IL10 und CpG stimuliert wurden, abhängig von Glutamin. Zentral ist dabei die Aspartat-Aminotransferase (GOT2), deren Expression durch eine kooperative JAK-STAT- und NF-kB-Signalgebung induziert wird. Die Glutaminabhängigkeit ist jedoch nicht ausschließlich auf die GOT2 zurückzuführen, sodass ein Beitrag weiterer Glutamat-verbrauchender Transaminasen angenommen wird. Hieraus leitet sich die Hypothese dieser Arbeit ab, wonach die Phosphoserin-Aminotransferase 1 (PSAT1) und der damit verbundene Serin- und Glycin-Metabolismus wichtig für die B-Zell-Proliferation ist. Das Ziel war es daher zu analysieren, welche Auswirkung ein Mangel von Serin und Glycin sowie ein Knockdown der PSAT1 allein oder in Kombination mit der GOT2 auf die B-Zell-Proliferation hat. Weiterführend sollte der Einfluss des JAK-STAT- und NF-kB-Signalwegs auf die Expression der Enzyme der Serin- und Glycin-Synthese untersucht werden. Die Analyse erfolgte anhand der B-Zelllinie P493-6, die über ein kontrollierbares MYC-Plasmid verfügt und hier als ein Modell für ruhende oder mittels IL10 und CpG aktivierte B-Zellen sowie proliferierende MYC-transformierte B-Zellen diente. Es konnte gezeigt werden, dass Serin und Glycin signifikant zur Proliferation von IL10- und CpG-stimulierten P493-6 MYC-low-Zellen beitragen. Dies war abhängig von der vorhandenen Glutaminkonzentration. Erstmalig war eine Abhängigkeit der IL10- und CpG-induzierten B-Zell-Proliferation von der PSAT1 und somit indirekt von der de-novo-Serinsynthese nachzuweisen. Die PSAT1 zeigte sich vergleichbar relevant für die Zellproliferation wie die GOT2. Der Knockdown beider Transaminasen führte jedoch weder zu einer weiteren Reduktion der Zellproliferation noch zu einer kompensatorischen Expressionssteigerung weiterer Enzyme der Serin- und Glycin-Synthese. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Genexpression der Enzyme der Serin- und Glycin-Synthese maßgeblich über den NF-kB-Signalweg sowie im Falle der PSAT1 auch über den JAK-STAT-Signalweg vermittelt wird. Die anhand der Modellzelllinie P493-6 gewonnenen Ergebnisse geben einen Einblick in den Serin- und Glycin-Metabolismus aktivierter und MYC-transformierter B-Zellen. Weiterführende Analysen sind notwendig, um das Wissen zum Serin- und Glycin-Stoffwechsel und der PSAT1 in B-Zell-Lymphomen zu vertiefen. Dies kann dazu beitragen prognostisch relevante Merkmale aufzuzeigen und zielgerichtete Therapiestrategien zu entwickeln.
Schlagwörter: PSAT1; Serin; Glycin; Metabolismus; Tumormetabolismus; B-Zellen; Lymphom; JAK-STAT; NF-kB