Die Regulation eines humanen AlkB Demethylierungskomplexes in der Tumorprogression durch eine Deubiquitinase

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Sebastian Dango
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245513254

Die Sicherstellung der Integrität der DNA durch die gezielte Reparatur von Alkylierungsschäden ist essentiell für den Erhalt der genomischen Integrität. Da Alkylierung meist endogen im Rahmen zellproliferativer Prozesse entsteht, ist es gerade für hoch proliferatives Tumorgewebe wichtig, diese zu beheben. Alkylierungsschäden der DNA-Basen werden durch Demethylasen/Dealkylasen repariert. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass Abh3, ein humaner Demethylase/Dealkylase Komplex, durch die gezielte Reparatur von Alkylierungsschäden die Tumorprogression begünstigt. Die nukleäre Komplexausfällung unseres humanen Abh3 Komplexes in Tumorzellen der Prostata erbrachte eine Assoziation von Abh3 mit einer Deubiquitinase, genannt Ovarian Tumor Domain OTUD4. Die Zugabe von MG132, einem spezifischen Proteasom-Inhibitor, führt zu einem verminderten Abbau von Abh3. Western blot Analysen von verschiedenen Tumorzellen zeigen eine Co-Expression, und ein Knockdown von OTUD4 ist mit einer verminderten Expression von Abh3 assoziiert. Die gezielte Repression von Abh3 und OTUD4 mittels RNAi führt zu einer verminderten Tumorzellproliferation und zu einer vermehrten Sensitivität gegenüber Alkylierungsschäden. Zusammenfassend zeigen unsere Vordaten, dass Abh3 über den Ubiquitin-Weg reguliert werden könnte und die Tumorprogression begünstigt.In unserem Antrag gehen wir von der Hypothese aus, dass OTUD4 die Tumorprogression durch Regulation des humanen Demethylase Komplex Abh3 via seiner Deuiquitinase-Aktivität begünstigt. Wir planen zuerst die Expression via TumorTissueArrays zu untersuchen und die biochemische Assoziation der zwei Proteine zu komplettieren. Zweitens wird die funktionelle Rolle von OTUD4 in der Reparatur alkylierter DNA und der Einfluss auf die Tumorproliferation in vivo untersucht. Drittens werden wir die Deubiquitinase OTUD4 charakterisieren und zeigen, dass OTUD4 Abh3 in vivo und in vitro deubiquitiniert. Viertens untersuchen wir die Rolle der Abh3 Ubiquitinierung, die Ubiquitinierung-Seiten und die Natur der Ubiquitinierung. Fünftens wird ein Einfluss von OTUD4 auf die Proteasom-vermittelten Degradation und konsekutiv auf die zelluläre Halbwertszeit von Abh3 untersucht und inwieweit dies die Abh3-vermittelte Reparatur von Alkylierungsschäden beeinflusst. Sechstens möchten wir einen etwaigen Einfluss auf eine Chemoresistenzentwicklung in Tumorzellen untersuchen. Zusammenfassend kann ein Verständnis der Interaktion von Abh3 und OTUD4 uns helfen zu verstehen, wie Tumorzellen die Expression von Demethylasen/Dealkylasen regulieren und die zelluläre Expression erhalten. Die Expression von Dealkylasen könnte ein Mechanismus sein, eine klinische Chemoresistenzentwicklung im Verlauf einer Tumortherapie mit alkylierenden Substanzen wie Oxaliplatin zu erklären. Funktion und Mechanismus zu verstehen würde uns erlauben, Abh3 und OTUD4 als potenzielle Onkogene zu identifizieren und einer etwaigen zielgerichteten, tumorspezifischen Therapie in der Zukunft zuzuführen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen