Bedeutung der MYC IRES in der intestinalen Homöostase und Karzinogenese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das kolorektale Karzinom (KRK) stellt mit etwa 80.000 Neuerkrankungen in Deutschland die häufigste Tumorerkrankung des Gastrointestinaltraktes und die zweithäufigste Tumorerkrankung überhaupt dar. Das Lebenszeitrisiko, an einem KRK zu erkranken, beträgt für Einwohner Mitteleuropas etwa 6 %. 50 % aller erkrankten Patienten erleiden eine syn- oder metachrone Metastasierung. Die Überlebensraten der Patienten mit metastasiertem KRK konnten innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte durch multimodale Therapiekonzepte sowie chirurgische Resektion von Metastasen deutlich verbessert werden, beträgt aber im Median unter zwei Jahren nach Diagnosestellung. Ein Großteil der KRK entsteht aus Adenomen, die ihrerseits aus normaler Mukosa durch monoklonale Expansion entstehen, wobei eine sequenzielle Akkumulation von Mutationen auftritt. In über 95 % der Fälle liegt eine Mutation im WNT-Signalweg vor, die in über 80 % der Fälle das Tumorsuppressorgen APC betrifft, unabhängig davon, ob es sich um Mikrosatelliten-stabile oder -instabile Varianten des KRK handelt. Die unterschiedlichen Mutationen des WNT-Signalweges führen zu einer Akkumulation von β-Catenin, dessen Translokation in den Zellkern und Aktivierung von β-Catenin/Lef/TCF-abhängigen Zielgenen. Das Onkogen MYC stellt hierbei ein für die Tumorentwicklung essenzielles Zielgen dieses Signalweges dar. Vergleicht man die Expression von Genen im KRK mit der Expression in umgebender Schleimhaut, findet sich eine signifikante Aktivierung von MYC-induzierten und eine signifikante Repression von MYC-inhibierten Genen. In einem genetischen Mausmodell zur Onkogenese des KRKs (APCfl/fl) wurde gezeigt, dass die homozygote Deletion des MYC-Gens im Darm die durch den Verlust von APC ausgelöste Hyperproliferation vollständig aufheben kann. MYC stellt somit das zentrale Gen des KRK dar. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass im KRK neben der transkriptionellen Regulation von MYC durch den WNT-Signalweg auch auf translationaler Ebene eine Regulation erfolgt. Eine besondere Bedeutung kommt hier der sogenannten Internal Ribosome Entry Site (IRES) zu, welche prinzipiell eine 5‘-cap-unabhängige Translationsinitiation ermöglicht. Hierbei handelt es sich um eine ca. 350 bp umfassende Sequenz in der MYC 5‘ Untranslated Region (UTR), die insbesondere im Rahmen der embryonalen Entwicklung und in stark proliferierendem oder gestresstem Gewebe, wie beispielsweise in Tumoren, von Bedeutung ist. Eine Reihe unserer Vorarbeiten legt nahe, dass der MYC-IRES-vermittelten Translation eine elementare Bedeutung im KRK zukommt und dass die MYC-Proteinexpression über das IRES-Element reguliert wird. Die Hemmung der Struktur stellt somit einen vielversprechenden Ansatz zur Reduktion onkogener MYC-Level im KRK dar. Im Rahmen dieses geförderten Projektes wurde der Translationsinitiationsfaktor eIF3D als Regulator der MYC-Expression identifiziert, wobei die Depletion von eIF3D die Proliferation und Viabilität von KRK-Zellen beeinträchtigt und damit einen potenziellen therapeutischen Ansatzpunkt im KRK darstellt. Zudem wurde die Wirkung des Herzglykosids Cymarin sowohl mechanistisch als auch auf die therapeutische Anwendbarkeit hin untersucht. Unsere Hypothese ist, dass Cymarin auf sein primäres Ziel, die zelluläre Na+/K+-ATPase, wirkt und dadurch die MYC-Expression indirekt über dessen 3‘ UTR reguliert. Wir gehen außerdem davon aus, dass die anti-tumorale Wirkung von Cymarin auf der (Re-)Aktivierung des Immunsystems - und insbesondere der T-Zellpopulation - nach Reduktion der MYC-Level beruht.
