Expressionsmuster, Biologie und Zielgene des Onkogens EVI-1

Das EVI1-Gen ist von Chromosomenveränderungen betroffen, die in einer Untergruppe von Patienten mit einer besonders aggressiven Form der myeloischen Leukämie auftreten. Eine Folge solcher Chromosomenveränderungen ist die Überexpression, d.h. die Bildung zu großer Mengen, des entsprechenden Genprodukts, des EVI1 Proteins. EVI1 bewirkt eine Reihe von für Leukämieerkrankungen charakteristischen zellulären Defekten, wie die Hemmung der Reifung, eine erhöhte Vermehrung, sowie eine verlängerte Überlebenszeit der Blutzellen. Es wird deshalb als Onkogen angesehen. Aufgrund der Struktur des EVI1 Gens nimmt man an, daß es seine Funktionen hauptsächlich durch die Regulation anderer Gene ausübt. Diese sind aber noch nicht bekannt, weswegen der Wirkungsmechanismus von EVI1 nur unzureichend verstanden wird. Eines der Hauptziele dieses Projektes ist es daher, von EVI1 regulierte Gene zu identifizieren. Dadurch soll nicht nur ein besseres Verständnis der molekularen Vorgänge in Zellen, die EVI1 überexprimieren, gewonnen werden, sondern auch molekulare Ziele für die Entwicklung von Medikamenten gefunden werden. Von einer varianten Form von EVI1, MDS1/EVI1, wurde vorgeschlagen, daß sie entgegengesetzt zu EVI1, als Anti-Onkogen, wirkt. Unsere eigenen bisherigen Ergebnisse konnten dies jedoch nicht bestätigen, weswegen wir das Verhältnis zwischen EVI1 und MDS1/EVI1 näher untersuchen wollen. Zunächst soll die Expression dieser beiden Varianten in Leukämieproben mit Hilfe einer neuen Methodologie zur exakten Quantifizierung der Genexpression gemessen werden. Weiters werden wir den Effekt der beiden Proteine auf Zellreifung, -teilung und -tod in einem experimentellen System vergleichen, in dem diese Proteine je nach experimentellen Erfordernissen ein- und ausgeschaltet werden können. Schließlich werden wir nach von MDS1/EVI1 regulierten Genen suchen. Insgesamt werden diese Studien zu einem besseren Verständnis der Rollen von EVI1 und MDS1/EVI1 bei der Leukämieentsehung führen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von Medikamenten, die spezifisch gegen den molekularen Defekt, der dieser besonders aggressiven Untergruppe von Leukämien zugrunde liegt, gerichtet sind.

In menschlichen Leukämiezellen werden häufig Chromosomenumlagerungen beobachtet, die durch Veränderungen der Struktur oder der Aktivität von Genen in der Nähe der Chromosomenbruchpunkte zur Entstehung und/oder den spezifischen Eigenschaften von Leukämien beitragen. Manche Chromosomenveränderungen gehen z. B. mit einem besonders guten Ansprechen auf Therapie, andere hingegen mit einem besonders aggressiven, durch weitgehende Therapieresistenz gekennzeichneten, Krankheitsverlauf, einher. Letzteres ist unter anderem bei Rearrangements, die die Chromosomen-Subregion (`Bande`) 3q26 betreffen, der Fall. Sie führen dazu, daß das EVI1 (`ecotropic viral integration site 1`) -Gen aktiviert wird. EVI1 hat wichtige Funktionen in der Entwicklung des Organismus, ist jedoch in normalen Knochenmarks- und Blutzellen (den gesunden Verwandten der bei Leukämie krebsartig veränderten Zellen) inaktiv. Seine Reaktivierung durch die erwähnten Chromosomenveränderungen trägt zur Leukämieentstehung bei, wie durch Experimente an kultivierten Zellen und an Modelltieren bewiesen wurde. Vom EVI1-Gen werden verschiedene Varianten von Boten-RNA (messenger RNA, mRNA) gebildet. mRNA stellt eine wichtige Zwischenstufe bei der Umsetzung eines Gens in sein eigentlich aktives Genprodukt, das meist, und auch im Fall von EVI1, ein Protein ist, dar. Die mRNA-Variante MDS1/EVI1 wird in ein Proteinprodukt übersetzt, das sich in seiner Struktur und seinen Eigenschaften vom EVI1-Protein unterscheidet, und in manchen Experimenten sogar Wirkungen zeigte, die denen von EVI1 entgegengesetzt waren. Daher wurde die Vermutung formuliert, daß MDS1/EVI1 auch in Bezug auf menschliche Leukämien als Gegenspieler von EVI1 fungieren könnte. Ziel des nunmehr abgeschlossenen Projekts war es, verschiedene Eigenschaften von EVI1 und MDS1/EVI1 in biologischen Modellsystemen zu untersuchen, sowie ihre Expression (~Aktivität) in menschlichen Leukämien zu vergleichen. Einer der wichtigsten Aspekte des Projekts war die exakte Quantifizierung der Expression von EVI1 und MDS1/EVI1 in menschlichen Leukämiezellen mittels einer neuen Technologie, RTQ-RT-PCR. Diese Untersuchungen bestätigten auf präliminären Analysen im Rahmen des Vorgängerprojekts beruhende Annahmen, und zeigten, daß MDS1/EVI1 in menschlichen Leukämien nicht als potenter Gegenspieler zu EVI1 fungieren kann. Außerdem konnten wir demonstrieren, daß quantitative Messungen der EVI1-Expression verwendet werden können, um das Ausmaß des Therapieerfolgs sowie die Entstehung eines Rezidivs nachweisen zu können. Eine weitere wichtige Projektschiene betraf die grundlegende Charakterisierung weiterer, von uns gefundener, EVI1 mRNA-Varianten. Variabilität in der mRNA-Struktur spielt eine wichtige Rolle in der Kontrolle der Aktivität mehrerer Gene. Erstmals konnten wir zeigen, daß auch bei dem medizinisch bedeutsamen EVI1 Gen solche Regulationsmechanismen vorliegen.