Histonmodifikation und Transkription in malignen AML/MDS Zellen

In den vergangenen Jahren hat sich unsere Vorstellung von Chromatin wesentlich verändert, die Chromatinstruktur ist um vieles dynamischer als bisher angenommen. DNA-, und Histon-Modifikationen sowie Histon- Translokationen beeinflussen die Chromatinstruktur und regulieren dadurch fundamentale zelluläre Prozesse wie DNA-Replikation, Rekombination, DNA-Methylierung und DNA-Reparatur. Histonmodifikationen scheinen eine zentrale Rolle sowohl für den Aufbau als auch für die Aufrechterhaltung der Chromatinstruktur zu spielen. Dabei sind vor allem die Aminosäuren der N-terminalen Bereiche der Histone H3 und H4 und die N-, und C-terminalen Bereiche der Histone H2A und H2B Ziele für diverse Modifikationen wie Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung, Ubiquitinierung und ADP-Ribosylierung. Es konnte gezeigt werden, dass spezifische "Markierungen" an den Histonen spezifische regulatorische Effekte zur Folge haben. Faszinierende Daten bestärken Forscher in dem Glauben, dass Kombinationen dieser Histonmarkierungen in einem sogenannten "Histon-Code" resultieren, welcher die Transkriptionsprozesse steuert. Die strenge Regulation sowie die Aufrechterhaltung der gewebsspezifischen Genexpression ist essentiell für Wachstum und Entwichlung von mehrzelligen Organismen. Eine Fehlregulation oder Zerstörung dieser transkriptionellen Determinierung führt zu Wachstumsdefekten und erleichtert Tumorbildung sowie Metastasie. Dieses Projekt soll dazu beitragen, die molekulare Basis für die myeloiden Erkrankungen AML und MDS zu erforschen. Die bei AML und MDS auftretenden chromosomalen Translokationen betreffen vor allem Gene, die für Transkriptionsfaktoren kodieren. Diese werden durch die Translokation oft zu potenten Repressoren, die dann die Expression von Genen stören, welche für die richtige Differenzierung myeloider Zellen maßgeblich sind. Die Repression dieser Gene erfordert eine Reihe von Protein-Protein-Interaktionen, die zu Histonmodifikationen, DNA-Methylierung und anderen zellulären Effekten führen. Im Rahmen dieses Projektes möchte ich Proteinkomplexe identifizieren, die für eine Transkriptionsfehlregulation in malignen Zellen verantwortlich sind. Neben der biochemischen Reinigung solcher Komplexe ist die Charakterisierung von assoziierten histonmodifizierenden Enzymaktivitäten von Bedeutung. Trithorax (trxG) und Polycomb (PcG) Proteine treten als Gegenspieler bei der Regulation der Transkription während der Entwicklung auf; in malignen myeloiden Zellen sind Mitglieder beider Proteinfamilien verändert. Es wird angenommen, dass diese Proteine von entscheidender Bedeutung für die Entstehung von myeloiden Leukämien sind. Aus diesem Grund möchte ich insbesondere trxG/PcG Proteinkomplexe vonb normalen und malignen myeloiden Zellen vergleichen, um aufgrund der Unterschiede auf Gründe für die Entstehung der Leukämien schließen zu können. Bisher wurden AML und MDS Patienten vor allem mit Stammzellen-Transplantationen behandelt, wobei die Heilungsrate eher bescheiden ist. Die Untersuchung der molekularen Basis von AML und MDS soll helfen Therapien zu entwickeln, die die zugrunde liegenden molekularen Defekte der myeloiden Zellen beheben können und damit die Überlebenschancen der Patienten um ein Vielfaches erhöht.