Funktion und biomedizinische Bedeutung von Myoglobin in Brustkrebs

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Hankeln; Professor Dr. Glen Kristiansen
• Fachliche Zuordnung: Pathologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396924190

Myoglobin, bekannt als O2-bindendes Atmungsprotein in Skelett- und Herzmuskel, wurde im letzten Jahrzehnt auch in epithelialen Tumorentitäten detektiert. Die Expression des Globins korreliert z.B. in luminalem Brustkrebs signifikant mit einer verbesserten Überlebensprognose. Es wird daher eine tumorsupprimierende Rolle von MB diskutiert. In publizierten Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass MB in Krebszellen ausgehend von einer alternativen, im Muskel nicht benutzten Genregulationsmaschinerie exprimiert wird. Die physiologische Rolle von MB im Tumorkontext ist jedoch derzeit ungeklärt. Unsere Vorarbeiten legen nahe, dass MB im Tumorkontext nicht die klassische O2-Versorgungsfunktion besitzt. Durch umfangreiche RNA-Seq-Analysen und verifizierende Western Blot-Experimente haben wir kürzlich gezeigt, dass als zelluläre Antwort auf einen RNAi-vermittelten MB-Knockdown besonders stark die Zielgene der Master-Transkriptionsfaktoren HIF1a und p53 differentiell reguliert werden. Unsere Arbeitshypothese ist, dass MB die Aktivität beider Transkriptionsfaktoren durch seine in glatten Muskelzellen bereits beschriebenen enzymatischen Funktionen (NO-Produktion unter Hypoxie bzw. NO-Entgiftung bei Normoxie) beeinflusst. Literatur-Befunde sprechen dafür, dass NO-Moleküle (und möglicherweise auch von MB produzierte ROS) wiederum die Aktivität von wildtypischem und mutiertem p53 sowie von HIF1a massiv modulieren. Unsere Vorarbeiten legen des Weiteren nahe, dass die An- oder Abwesenheit von MB auch in Veränderungen der Krebszellen auf phänotypischer Ebene, z.B. einer veränderten Migrations- und Invasionsfähigkeit und einer erhöhten Anzahl apoptotischer Zellen resultiert. Das Globin nimmt somit eine Schlüsselrolle im Metabolismus von Tumorzellen ein. Dabei unterscheiden sich die beobachteten Effekte in Abhängigkeit vom p53-Genotyp.Im Rahmen des vorliegenden Antrags soll die molekulare Rolle von MB in Tumorzellen hypothesenbasiert überprüft werden. Der Aktivitätsstatus von PHD2/HIF1a und p53 sowie die Expression ihrer Zielgene sollen in Brustkrebs-Zellmodellen in Abhängigkeit von der MB-Expression und dem p53-Genotyp unter verschiedenen O2- und NO-Bedingungen validiert werden. Dabei werden auch daraus resultierende Änderungen des Energie-Metabolismus, der Zellzyklus-Progression und des Metastasierungspotenzials charakterisiert. Die in Zellmodellen beobachteten Wirkungskorrelationen werden in vivo in Mausmodellen überprüft, deren Brusttumore MB-profizient sind oder einen MB-Knockout-Genotyp aufweisen. Auch in menschlichen Brusttumorbiopsien soll die MB-Expression, der p53-Genotyp und die Expression von Zielgenen/Proteinen mit klinisch-pathologischen Parametern korreliert werden.Unser Projekt verspricht damit grundlegende Erkenntnisse zur Rolle des ektopisch exprimierten und möglicherweise tumorsupprimierend wirkenden MB in Krebszellen. Perspektivisch liefern diese Daten Ansätze für die Entwicklung neuartiger diagnostischer und therapeutischer Strategien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen