Titelaufnahme

Titel
Immediate early response gene 2 (IER2), a novel regulator of the cell cycle inhibitor p21waf1/cip1 [p21 hoch waf1/cip1] / von Christof Ernst Lemberger
VerfasserLemberger, Christof Ernst
Begutachter / BegutachterinKubicek, Peter Christian ; de Martin, Rainer
Erschienen2013
Umfang[10], 73 Bl. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)IER2 / p21waf1/cip1 / PKC / Transkriptionelle Regulation / Zellzyklus
Schlagwörter (EN)IER2 / p21waf1/cip1 / PKC / transcriptional regulation / cell cycle
Schlagwörter (GND)Frühe Gene / Genexpression / Endothelzelle
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-49491 Persistent Identifier (URN)
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Immediate early response gene 2 (IER2), a novel regulator of the cell cycle inhibitor p21waf1/cip1 [p21 hoch waf1/cip1] [1.63 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Immediate early genes (IEGs) werden als Reaktion auf viele (extra)-zelluläre Reize schnell und transient induziert und sie sind oft Teil einer ersten Welle transkripioneller Regulation welche sodann Änderungen in einer Reihe von zellulären Prozessen wie Zellwachstum, Differenzierung, Angiogenese und Entzündung beeinflusst. IEGs haben Auswirkung auf die Biosynthese von Proteinen die u.a. als Transkriptionsfaktoren ihrerseits wiederum die Aktivierung aber auch die Beendigung zellulare Prozesse steuern. Falsche Regulation dieser Prozesse kann die Entstehung von Krankheiten wie Krebs fördern. In einem Mikroarray-basierenden Genexpressions-Experiment wurde zuvor das immediate early response gene 2 (IER2) in menschlichen Endothelzellen identifiziert. In weiterer Folge untersuchten wir in unserem Modellsystem, primären humanen Nabelschnur Endothelzellen (HUVEC), dieses bis dato schlecht charakterisierte IEG auf dessen Funktion.

Wir konnten zeigen, dass Endothelzellproliferation und Angiogenese auslösende Wachstumsfaktoren wie der vascular endothelial growth factor (VEGF) oder basic fibroblast growth factor (bFGF) zu einer schnellen und transienten Induktion der IER2 Expression in HUVEC über die Aktivierung der Protein Kinase C (PKC) Signalkaskade führen. In weiterer Folge fanden wir in Zellkulturversuchen mittels Phorbolester (PMA) Stimulierung und RNAi Experimenten, dass IER2 hauptsächlich durch das Isoenzym PKC delta reguliert wird. Darüber hinaus konnten wir erstmals eine spezifische IER2 Protein Funktion zeigen: In der PKC Signalkaskade unterdrückt IER2 eine PMA-induzierte transkriptionell gesteuerte Expression des Zellzyklusinhibitors p21waf1/cip1. Ferner bemerkten wir, dass die IER2 vermittelte Inhibierung von p21waf1/cip1 zu einer veränderten E2F-abhängigen Transkription führt und dabei in HUVEC der PMA-induzierten Apoptose entgegenwirkt. IER2 war darüberhinaus in einigen Krebsmodellen überexpremiert, was auf eine mögliche onkogene Funktion von IER2 bei gleichzeitigem Verlust des Tumorsuppressors p21waf1/cip1 hinweist.

Zusammenfassend können wir sagen, dass die IER2 Expression durch PKC Aktivierung reguliert, und durch posttranslationale Mechanismen beeinflusst wird. IER2 als neuer molekularer Regulator des Zellzyklusinhibitors p21waf1/cip1 könnte die Balance zwischen p21waf1/cip1 vermittelten Zelltod in Richtung E2F-angetriebenem Zellwachstum verschieben.

Zusammenfassung (Englisch)

Immediate early genes (IEGs) are rapidly and transiently induced in response to several (extra)-cellular stimuli. Often, they encode transcription factors, and thus represent the first transcriptional program that precedes changes in multiple cellular processes including cell growth, differentiation, angiogenesis and inflammation. IEGs influence the activity of secondary mediators, that regulate the activation but also the termination of cellular processes. Their correctly timed regulation is therefore of utmost importance since its impairment carries the potential for deregulated cellular processes, including oncogenic transformation.

In a microarray-based gene expression study we previously identified immediate early response gene 2 (IER2) in the human endothelium. We consequently started to investigate the impact of this poorly described IEG with so far unknown protein function in our model system, primary human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). We found that endothelial cell proliferation- and angiogenesis-associated growth factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) rapidly and transiently induce IER2 expression in HUVEC via the activation of the protein kinase C (PKC) signaling cascade. In addition, we discovered by using the phorbol ester PMA as a strong PKC activator and RNAi approaches that IER2 is mainly regulated by the PKC delta isozyme.

Moreover, we described for the first time that IER2 in the PKC signaling cascade suppresses PMA-induced cell cycle inhibitor p21waf1/cip1 expression, acting at the level of transcription. Thereby, IER2 reverses the p21waf1/cip1-mediated block of E2F-dependent transcription thus counteracting PMA-induced apoptosis in HUVEC. We subsequently provided evidence that IER2 is accumulative expressed in some cancer models suggesting a potential oncogenic function of IER2 with concomitant loss of tumor suppressor p21waf1/cip1 expression in cancer. Together, our findings propose that IER2 expression is regulated upon PKC activation and posttranslational mechanisms. Moreover our data suggest that IER2 acts as a novel molecular regulator of the cell cycle inhibitor p21waf1/cip1 by influencing the balance between p21waf1/cip1-driven cell death towards E2F-mediated cell survival.