Deletion of the ribonucleotide reductase gene in colorectal carcinoma

Ribonukleotidreduktase ist das einzige bekannte Enzym, das die Umwandlung von Ribonukleotiden (Bausteine der Ribonukleinsäure RNA) zu Desoxyribonukleotiden (Bausteine der Desoxyribonukleinsäure DNA) katalysiert. Ribonukleotidreduktase hat daher eine Schlüsselstellung bei der Zellteilung und der Erhaltung des Genoms inne. Bei Untersuchungen von Enzymen des Pyrimidinstoffwechsels entdeckten wir eine defekte Form, der Ribonukleotidreduktase mRNA in kolorektalen Tumorzellen. Diese Deletion war in Gewebsproben von Tumorpatienten (Tumore des Dickdarms und des Mastdarms, benachbarte Schleimhaut sowie regionäre Lymphknoten) nachweisbar, nicht aber im Gewebe von tumorfreien Patienten. Durch Sequenzierung wurde eine Deletion von 1851 Nukleotiden der mRNA, die für die große Untereinheit der Ribonukleotidreduktase codiert, ermittelt. Die Deletionsendpunkte sind von kurzen Wiederholungssequenzen flankiert, die keine Homologie zu bekannten Spleiß-Sequenzen aufzuweisen. Da der Defekt zum Teil in gutartigen Erkrankungen des Dickdarms nachzuweisen war hat er mutmaßlich tumorbiologische Bedeutung beim Übergang vom gutartigen Adenom zum bösartigen Karzinom: im Verlauf dieses Prozesses nehmen genetischen Defekte zu, bis die Zelle entgleist und sich unkontrolliert teilt. Die Klärung des zugrunde liegenden Mechanismus und seiner diagnostischen wie auch therapeutischen Konsequenzen soll Ziel dieses Projekts sein: a) Charakterisierung, Sequenzierung und Quantifizierung der Deletion in mRNA und gDNA in verschiedenen Geweben von Tumorpatienten; b) Anwendungsmöglichkeit der Ribonukleotidreduktase-Deletion in der Diagnose des Kolorektalkarzinoms durch Vergleich mit tumorbiologisch relevanten Parametern wie Mutationen des Tumorsuppressorgens p53 und Telomeraseaktivität; c) Auswirkungen der Deletion von Ribonukleotidreduktase auf nominale und maligne Schleimhautzellen durch Transfektion des physiologischen und pathologisch veränderten Gens; d) Bestimmung der pharmakologischen Aktivität des Wildtypproteins und seiner aberranten Form bei der Umwandlung von aktiviertem Fluoruracil, dem Standardtherapeutikum in der Behandlung kolorektaler Tumore. Unsere bisherigen Arbeiten deuten ebenso auf eine wichtige Rolle der Ribonukleotidreduktase und seiner Deletion in der Resistenzbildung von Dickdammkarzinomen auf zytostatische Therapie hin. In Anbetracht der Einzigartigkeit dieses Enzyms messen wir der Charakterisierung der Ribonukleotidreduktasedeletion daher eine tumorbiologisch wie auch pharmakologisch herausragende Bedeutung bei.