Analyse der Rolle von Zielgenen des Wnt Signalweges in der Entwicklung und Tumorentstehung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem geförderten Projekt sollte die Funktion von Regulatoren des Wnt Signalweges untersucht werden, mit besonderem Focus auf das neu als Wnt Zielgen identifizierte Protein RNF43. RNF43 ist eine Ubiquitinligase, die in kolorektalen Tumoren überexprimiert ist, und gleichzeitig den Wnt Signalweg hemmt. In dem geförderten Projekt sollten folgende Ziele in verfolgt werden: (i) die Charakterisierung des biochemischen Mechanismus der RNF43 vermittelten Hemmung des Wnt-Signalweges in vitro, (ii) die Analyse der Funktion des Wnt Zielgenes RNF43 bei der Entwicklung und Tumorentstehung im Magen-Darmtrakt in vivo und (iii) die Untersuchung der Funktion weiterer Wnt Zielgene in vivo durch knock down Mausmodelle. Aufgrund der Tatsache, das Projekt im Einzelverfahren und nicht die beantragte Forschergruppe KFO128 gefördert wurde, und auch die Förderung bzgl. der Personalstellen auf die Hälfte gekürzt wurde, wurde eine Fokussierung auf die Teilprojekte vorgenommen, die RNF43 betrafen, und die weitgehend von der Unterstützung durch die nicht geförderten Projekte unabhängig waren. Der Mechanismus der RNF43 vermittelten Hemmung des Wnt-Signalweges konnte soweit aufgeklärt werden, dass TCF4 als direkter Angriffspunkt und Interaktionspartner mit verschiedenen Techniken nachgewiesen werden konnte. Auch die Interaktionsdomäne von RNF43 konnte identifiziert werden. Interessanterweise führt RNF43 zu einer Translokation des TCF4 Transkriptionskomplexes vom Nukleoplasma an die Kernmembran, was mit einer Hemmung der transkriptionellen Aktivität einhergeht. Dieser neuartige Mechanismus der TCF4 Inhibition soll in Folgestudien weiter untersucht werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass eine hohe Expression von RNF43 in Darmtumoren mit einer schlechteren Prognose der Patienten assoziiert ist. Es konnten zahlreiche Mutationen in den RNF43 kodierenden Sequenzen nachgewiesen werden, und viele dieser Mutationen führten zum Funktionsverlust von RNF43 oder sogar zur Transaktivierung des Wnt Signalweges. Damit konnte zum ersten Mal ein molekularer Mechanismus für diese Ubiquitin Ligase Im Zusammenhang mit Tumorentstehung identifiziert werden. Unerwarteter Weise war die genetische Deletion von RNF43 im Mausmodell in der frühen Embryonalphase letal. Allerdings wurde gezeigt, dass RNF43 schon in embryonalen Stammzellen exprimiert wird, hier also möglichweise essentielle Funktionen hat. Die konditionale Deletion im Darm wurde mittlerweile von der Arbeitsgruppe von Hans Clevers publiziert und belegt eine Wnt inhibitorische Funktion von RNF43 in vivo, auch wenn dort ein anderer Angriffspunkt postuliert wurde. Der von uns nachgewiesene Mechanismus der TCF4 Blockade downstream von onkogenen Mutationen in APC oder ß-Catenin sowie die von uns identifizierten Mutationen in RNF43 eröffnen einige sowohl diagnostische als auch therapeutische Anwendungsmöglichkeiten, die in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner evaluiert werden könnten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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ITF-2 Is Disrupted via Allelic Loss of Chromosome 18q21, and ITF-2B Expression Is Lost at the Adenoma-Carcinoma Transition. Gastroenterology. 2009 Aug;137(2):639-48, 648.e1-9
Herbst A, Bommer GT, Kriegl L, Jung A, Behrens A, Csanadi E, Gerhard M, Bolz C, Riesenberg R, Zimmermann W, Dietmaier W, Wolf I, Brabletz T, Göke B, Kolligs FT
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A key role for E-cadherin in intestinal homeostasis and Paneth cell maturation. PLoS One. 2010 Dec 14;5(12):e14325
Schneider MR, Dahlhoff M, Horst D, Hirschi B, Trülzsch K, Müller-Höcker J, Vogelmann R, Allgäuer M, Gerhard M, Steininger S, Wolf E, Kolligs FT
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SOX2 expression correlates with lymph-node metastases and distant spread in right-sided colon cancer. BMC Cancer. 2011 Dec 14;11:518
Neumann J, Bahr F, Horst D, Kriegl L, Engel J, Luque RM, Gerhard M, Kirchner T, Jung A
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A new mouse model for studying EGFR-dependent gastric polyps. Biochim Biophys Acta. 2012 Aug;1822(8):1293-9
Dahlhoff M, Gerhard M, Rad R, Lindén S, Wolf E, Schneider MR
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Intestinal tumorigenesis initiated by dedifferentiation and acquisition of stem-celllike properties. Cell. 2013 Jan 17;152(1-2):25-38
Schwitalla S, Fingerle AA, Cammareri P, Nebelsiek T, Göktuna SI, Ziegler PK, Canli O, Heijmans J, Huels DJ, Moreaux G, Rupec RA, Gerhard M, Schmid R, Barker N, Clevers H, Lang R, Neumann J, Kirchner T, Taketo MM, van den Brink GR, Sansom OJ, Arkan MC, Greten FR
