Kontrolle der Myc-abhängigen Tumorgenese durch das Ubiquitin-Proteasom-System: Regulation von Myc durch die Ubiquitinligase Trim33

• Antragsteller: Professor Dr. Nikita Popov
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 164011727

Der onkogene Transkriptionsfaktor Myc kontrolliert die Expression tausender Gene und ist ein zentraler Regulator einer Vielzahl von biologischen Prozessen, wie z.B. Proliferation und Apoptose. Myc bindet an regulatorische Elemente in Chromatin und stimuliert an diesen die Transkriptionsinitiation und -elongation. Dabei benötigt die genomische Bindung von Myc eine spezifische DNA-Sequenz (E-Box) sowie eine offene Chromatinstruktur. Diese ist charakteristisch für aktiv transkribierte Gene. Die Rekrutierung von Myc an das Chromatin wird durch sogenannte Pionier-Transkriptionsfaktoren begünstigt. Pionier-Transkriptionsfaktoren haben die Fähigkeit an ihre Zielsequenz zu binden auch wenn diese teilweise von Nukleosomen verdeckt ist. Sie gestalten die Chromatinstruktur um und ermöglichen dadurch die Bindung von Myc an angrenzende E-box Sequenzen.Darüber hinaus hat die Proteinmenge von MYC einen entscheidenden Einfluss auf die genomische Bindung. Bei erhöhten Myc Mengen, die häufig in Tumorzellen vorzufinden sind, nimmt die genomweite Bindung von Myc selektiv an aktiven Loci zu. Dies legt nahe, dass auch hier Mechanismen ähnlich der Pionier-Transkriptionsfaktoren die Bindung von Myc regulieren. Die Myc Proteinmenge kann in Tumorzellen durch Genamplifikation oder durch Stabilisierung des Myc Proteins erhöht werden. Allerdings fördert der chromatin-assoziierte Abbau von Myc die transkriptionelle Elongation an den Promotoren seiner Zielgene, so dass die primäre Funktion der Myc Stabilisierung in Tumoren ein erhöhtes Spektrum an Myc Zielgenen sein könnte.In vorhergehenden Experimenten konnten wir die Ubiquitinligase Trim33 als ein Protein identifizieren, welches essenziell für die MYC-induzierte Apoptose ist. Unsere aktuelle Arbeit zeigt, dass Trim33 breit gefächert an das Chromatin bindet. Dabei teilt Trim33 sich die Bindestellen mit Transkriptionsfaktoren, welche die Chromatinstruktur in einem offenen Zustand halten. Trim33 interagiert dynamisch mit Myc und stimuliert dessen Abbau am Chromatin. Umgekehrt führt die Depletion von Trim33 zur Stabilisierung von Myc und zur Identifizierung von Myc-Bindestellen im Genom, die normalerweise nur von überexprimiertem Myc besetzt werden. Wir nehmen an, dass Trim33 die Myc-Bindung auf aktive regulatorische Stellen im Genom begrenzt, dadurch das MYC-vermittelte Transkriptionsprogramm limitiert und somit die onkogene Funktion von MYC abpuffert.Zunächst werden wir die Rolle von Trim33 auf die genomweite Rekrutierung und transkriptionsregulatorische Funktion von Myc mittels Hochdurchsatzsequenzierung, bestimmen. Darüber hinaus werden wir den Mechanismus charakterisieren, der zur Rekrutierung von Trim33 ans Chromatin führt und untersuchen, wie die Ubiquitinligase Aktivität von Trim33 durch aufwärts gelegene Signale reguliert wird. In vivo werden wir die Rolle von Trim33 auf die MYC-abhängige Tumorgenese mittels eines Transposon-basierenden Mausmodells des hepatozellulären Karzinoms untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen