Einfluß von Ber-Abl auf die Differenzierung und die Regulation von Transkriptionsfaktoren in der Myelopoese:
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Veröffentlicht: |
2006
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adam_text | Inhaltsangabe
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
1.1 Das hämatopoetische System 1
1.2 Entwicklung und Funktion von Granulozyten 3
1.3 Hämatopoetische Transkriptionsfaktoren 5
1.3.1 PU.1 5
1.3.2 Die C/EBP Transkriptionsfaktorfamilie 8
1.3.3 Regulation der Differenzierung durch die Kooperation verschiedener 9
Transkriptionsfaktoren
1.4 Die Chronische Myeloische Leukämie 11
1.4.1 Klinisches Erscheinungsbild und Diagnose der CML 12
1.4.2 Molekulare Pathomechanismen der Chronischen Myeloischen 14
Leukämie
1.4.2.1 Das c-Abl-Protoonkogen 14
1.4.2.2 Bcr-Wildtyp 16
1.4.2.3 Das Bcr-Abl Onkogen 17
1.4.2.4 Bcr-Abl beeinflusste Substrate und Signalwege 18
1.4.3 Biologische Effekte von Bcr-Abl 21
1.4.4 Therapeutische Ansätze 24
1.4.5 Der Tyrosinkinaseinhibitor STI571 25
2. Zielsetzung 27
3. Material und Methoden 29
3.1 Material 29
3.1.1 Geräte 29
3.1.2 Labormaterial 30
3.1.3 Chemikalien 31
3.1.4 Enzyme 32
3.1.5 Reaktionssystemsätze 33
3.1.6 Zellkulturmedien und-seren 34
3.1.7 Puffer und Lösungen 34
3.1.8 Antikörper 35
3.1.9 Zellinien 36
Inhaltsangabe
3.1.10 Bakterienstämme 36
3.1.11 Plasmide 37
3.1.12 Oligodesoxyribonukleotide 37
3.2 Methoden 38
3.2.1 Kultivierung und Stammhaltung von Bakterien 38
3.2.1.1 Anzucht von E.coli XL 1-Blue 38
3.2.1.2 Herstellung chemisch kompetenter E.coli 38
3.2.1.3 Transformation von Bakterien 39
3.2.1.4 Glycerinkulfuren von E. coli 39
3.2.2 Eukaryotische Zellkultur 40
3.2.2.1 Kultivierung adhärenter Zellen 40
3.2.2.2 Kultivierung von Suspensionszellen 40
3.2.2.3 Einfrieren von eukaryoten Zellen 40
3.2.2.4 Auftauen von Dauerkulturen 41
3.2.2.5 Trennung apoptotischer und vitaler Suspensionszellen 41
3.2.2.6 Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 41
3.2.3Transfektionsverfahren eukaryotischer Zellen 41
3.2.3.1 Transfektion von 32Dcl3 Zellen durch Elektroporation 41
3.2.3.2 Transfektion durch Liposomen 42
3.2.3.3 Anzucht und Selektion stabiler Zellinien 42
3.2.4 Molekularbiologische Methoden: DANN 42
3.2.4.1 Isolierung von Plasmid-DNA aus Bakterien 42
3.2.4.2 Aufreinigung von DNA nach enzymatischen Reaktionen 43
3.2.4.3 Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) 43
3.2.4.4 Ortsspezifische Mutagenese durch überlappende PCR 44
3.2.4.5 Fällung von PCR-Produkten 44
3.2.4.6 DNA-Sequenzierung 45
3.2.4.7 Restriktion von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.8 5 Dephosphorylienmg von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.9 Ligation von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.10 Isolierung von DNA-Fragmenten aus Agarosegelen 45
3.2.4.11 Bestimmung der DNA-Konzentration 46
3.2.4.12 Elektrophoretische Auftrennung von DNA im Agarosegel 46
3.2 5 Molekularbiologische Methoden: RNA 46
3.2.5.1 RNA-Extraktion aus eukaryoten Zellen 46
3.2.5.2 Einzelstrang cDNA-Synthese 47
Inhaltsangabe
3.2.5.3 Semiquantitative RT-PCR 47
3.2.5.4 Quantitative Real-Time PCR 48
3.2.6 Proteinbiochemische Methoden 48
3.2.6.1 Lyse von Zellen und Isolierung von Gesamtprotein aus Zellen 48
3.2.6.2 Bestimmung der Proteinkonzentration mit der BCA-Methode 50
3.2.6.3 Proteinelektrophorese unter denaturierenden Bedingungen 50
3.2.7 Proteinimmunologische Methoden 52
3.2.7.1 Immunoblot (Westerablot) 52
3.2.7.2 Immunpräzipitation 54
3.2.7.3 Indirekte Immunfluoreszenzmikroskopie 54
3.2.8 Zeilbasierende Analysemethoden 55
3.2.8.1 Detektion von intrazellulären Proteinen in vitalen Zellen durch 55
FACS-Analyse
3.2.8.2 Detektion von Oberflächenproteinen durch FACS-Analyse 56
3.2.8.3 Detektion des G-CSF Rezeptors durch PE-markiertes G-CSF 56
3.2.8.4 Detektion der Apoptose durch AnnexinV-Färbung 56
3.2.8.5 Bestimmung der Zellvitalität mittels Trypanblaufarbung 57
3.2.8.6 Bestimmung der Zellzyklusphasen 57
3.2.8.7 Herstellung von Zytospins 58
3.2.8.8 May-Grünwald-Giemsa-Färbung 58
4. Ergebnisse 59
4.1 Charakterisierung von 32Dcl3 Zellen 59
4.1.1 Apoptose durch IL-3 Entzug 59
4.1.2 Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 60
4.1.2.1 Morphologische Veränderungen von 32Dcl3 Zellen durch G-CSF 61
Stimulation
4.1.2.2 Expression von Oberflächenmolekülen unter G-CSF-Stimulation 62
4.1.2.3 Zellzyklusveränderungen unter G-CSF Stimulation 63
4.1.2.4 Proliferation von 32Dcl3 Zellen unter G-CSF Stimulation 65
4.2 Herstellung von 32Dcl3 Zellen mit stabiler Expression von Bcr-Abl 66
wt und Bcr-Abl Mutanten
4.2.1 Klonierung von Bcr-Abl und Bcr-Abl Mutanten 66
4.2.2 Stabile Transfektion von 32Dcl3 Zellen mit Bcr-Abl wildtyp und Bcr-Abl 67
Mutanten
Inhaltsangabe
4.3 Zellbiologische Charakterisierung von 32D Scf/ * Zellen und der 69
Mutanten K1172R und Y177F
4.3.1 Apoptoseinduktion durch IL-3 Entzug 69
4.3.2 Proliferation von Bcr-Abl Mutanten unter Stimulation mit verschiedenen 70
Zytokinen
4.3.3 Einfluß von Bcr-Abl auf die Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 72
4.4 G-CSF Rezeptorexpression und -lokalisation 75
4.4.1 Nachweis des G-CSF Rezeptors im Westernblot 76
4.4.2 Detektion des G-CSF Rezeptors mit PE-markiertem G-CSF 76
4.4.3 Lokalisation des G-CSF Rezeptors im Lasermikroskop 77
4.5 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation von Transkriptionsfaktoren, 78
Zellzyklusproteinen, den G-CSF Rezeptor und c-Myc unter G-CSF
Stimulation
4.5.1 Hämatopoetische Transkriptionsfaktoren 78
4.5.2 Einfluß von Bcr-Abl auf die transkriptionelle Aktivität von C/EBPa 80
4.5.3 Regulation der Zyklin-abhängigen Kinaseinhibitoren p21 und p27 81
4.5.4 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation von c-Myc 82
4.6 Der Abl-Kinase Inhibitor STI571 83
4.6.1 STI571 reduziert die Tyrosinphosphorylierung von 32D Bc Abl * Zellen 84
4.6.2 Biologische Effekte von STI571 auf 32D BcrABI * Zellen 85
4.6.2.1 IL-3 und G-CSF verhindern die Apoptose von STI571 behandelten 85
32DBcrAbl™ Zellen
4.6.2.2 Proliferation von 32D Bc Ablm Zellen unter ST1571 87
4.6.2.3 STI571 ermöglicht die Differenzierung von 32D BclAbl m Zellen 89
4.6.2.4 ST1571 ermöglicht die Hochregulation von Gr-1 und Mac-1 in 91
32DBcrAW Zellen
4.6.3 Einfluß von STI571 auf die Regulation von Transkriptionsfaktoren, Zeil- 92
zyklusinhibitoren und c-Myc in 32D BcrAbl * Zellen
4.6.3.1 STI571 ermöglicht die Hochregulation von C/EBPa und C/EBPe in 92
32DB AblwI Zellen
4.6.3.2 STI571 ermöglicht die Hochregulation des G-CSF Rezeptors in 94
32DBc -Ab Zellen
4.6.3.3 STI571 bewirkt eine verminderte Expression von p21 in 95
32DB Ablwl Zellen
Inhaltsangabe
4.6.3.4 STI571 ermöglicht eine Regulation des Protoonkogens c-Myc in 96
32DBc Abl™ Zellen
4.7 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA-Expression von 97
Transkriptionsfaktoren
4.7.1 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA Produktion von C/EBPa 97
und den G-CSF Rezeptor
4.7.2 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA Produktion von PU.1 100
4.8 Die Inhibitorresistente Mutante T315I 101
5. Diskussion 103
5.1 Rolle der Kinasedomäne und der Grb-2 Bindungsstelle von Bcr-Abl 103
auf die Transformation und Differenzierbarkeit von 32Dcl3 Zellen
5.2 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation der Differenzierung 105
myeloischer Zellen
5.3 Modulation von Zellzyklusregulatoren durch Bcr-Abl 109
5.4 Modell zum Einfluß von Bcr-Abl auf die granulozytäre 111
Differenzierung
5.5 Effekte von STI571 auf Proliferation und Differenzierung Bcr-Abl 112
positiver Zellen
6. Ausblick 114
7. Zusammenfassung 115
8. Literaturverzeichnis 116
9. Erklärung zu Vorabveröffentlichungen 139
10. Lebenslauf 140
|
adam_txt |
Inhaltsangabe
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung 1
1.1 Das hämatopoetische System 1
1.2 Entwicklung und Funktion von Granulozyten 3
1.3 Hämatopoetische Transkriptionsfaktoren 5
1.3.1 PU.1 5
1.3.2 Die C/EBP Transkriptionsfaktorfamilie 8
1.3.3 Regulation der Differenzierung durch die Kooperation verschiedener 9
Transkriptionsfaktoren
1.4 Die Chronische Myeloische Leukämie 11
1.4.1 Klinisches Erscheinungsbild und Diagnose der CML 12
1.4.2 Molekulare Pathomechanismen der Chronischen Myeloischen 14
Leukämie
1.4.2.1 Das c-Abl-Protoonkogen 14
1.4.2.2 Bcr-Wildtyp 16
1.4.2.3 Das Bcr-Abl Onkogen 17
1.4.2.4 Bcr-Abl beeinflusste Substrate und Signalwege 18
1.4.3 Biologische Effekte von Bcr-Abl 21
1.4.4 Therapeutische Ansätze 24
1.4.5 Der Tyrosinkinaseinhibitor STI571 25
2. Zielsetzung 27
3. Material und Methoden 29
3.1 Material 29
3.1.1 Geräte 29
3.1.2 Labormaterial 30
3.1.3 Chemikalien 31
3.1.4 Enzyme 32
3.1.5 Reaktionssystemsätze 33
3.1.6 Zellkulturmedien und-seren 34
3.1.7 Puffer und Lösungen 34
3.1.8 Antikörper 35
3.1.9 Zellinien 36
Inhaltsangabe
3.1.10 Bakterienstämme 36
3.1.11 Plasmide 37
3.1.12 Oligodesoxyribonukleotide 37
3.2 Methoden 38
3.2.1 Kultivierung und Stammhaltung von Bakterien 38
3.2.1.1 Anzucht von E.coli XL 1-Blue 38
3.2.1.2 Herstellung chemisch kompetenter E.coli 38
3.2.1.3 Transformation von Bakterien 39
3.2.1.4 Glycerinkulfuren von E. coli 39
3.2.2 Eukaryotische Zellkultur 40
3.2.2.1 Kultivierung adhärenter Zellen 40
3.2.2.2 Kultivierung von Suspensionszellen 40
3.2.2.3 Einfrieren von eukaryoten Zellen 40
3.2.2.4 Auftauen von Dauerkulturen 41
3.2.2.5 Trennung apoptotischer und vitaler Suspensionszellen 41
3.2.2.6 Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 41
3.2.3Transfektionsverfahren eukaryotischer Zellen 41
3.2.3.1 Transfektion von 32Dcl3 Zellen durch Elektroporation 41
3.2.3.2 Transfektion durch Liposomen 42
3.2.3.3 Anzucht und Selektion stabiler Zellinien 42
3.2.4 Molekularbiologische Methoden: DANN 42
3.2.4.1 Isolierung von Plasmid-DNA aus Bakterien 42
3.2.4.2 Aufreinigung von DNA nach enzymatischen Reaktionen 43
3.2.4.3 Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) 43
3.2.4.4 Ortsspezifische Mutagenese durch überlappende PCR 44
3.2.4.5 Fällung von PCR-Produkten 44
3.2.4.6 DNA-Sequenzierung 45
3.2.4.7 Restriktion von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.8 5'Dephosphorylienmg von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.9 Ligation von DNA-Fragmenten 45
3.2.4.10 Isolierung von DNA-Fragmenten aus Agarosegelen 45
3.2.4.11 Bestimmung der DNA-Konzentration 46
3.2.4.12 Elektrophoretische Auftrennung von DNA im Agarosegel 46
3.2 5 Molekularbiologische Methoden: RNA 46
3.2.5.1 RNA-Extraktion aus eukaryoten Zellen 46
3.2.5.2 Einzelstrang cDNA-Synthese 47
Inhaltsangabe
3.2.5.3 Semiquantitative RT-PCR 47
3.2.5.4 Quantitative Real-Time PCR 48
3.2.6 Proteinbiochemische Methoden 48
3.2.6.1 Lyse von Zellen und Isolierung von Gesamtprotein aus Zellen 48
3.2.6.2 Bestimmung der Proteinkonzentration mit der BCA-Methode 50
3.2.6.3 Proteinelektrophorese unter denaturierenden Bedingungen 50
3.2.7 Proteinimmunologische Methoden 52
3.2.7.1 Immunoblot (Westerablot) 52
3.2.7.2 Immunpräzipitation 54
3.2.7.3 Indirekte Immunfluoreszenzmikroskopie 54
3.2.8 Zeilbasierende Analysemethoden 55
3.2.8.1 Detektion von intrazellulären Proteinen in vitalen Zellen durch 55
FACS-Analyse
3.2.8.2 Detektion von Oberflächenproteinen durch FACS-Analyse 56
3.2.8.3 Detektion des G-CSF Rezeptors durch PE-markiertes G-CSF 56
3.2.8.4 Detektion der Apoptose durch AnnexinV-Färbung 56
3.2.8.5 Bestimmung der Zellvitalität mittels Trypanblaufarbung 57
3.2.8.6 Bestimmung der Zellzyklusphasen 57
3.2.8.7 Herstellung von Zytospins 58
3.2.8.8 May-Grünwald-Giemsa-Färbung 58
4. Ergebnisse 59
4.1 Charakterisierung von 32Dcl3 Zellen 59
4.1.1 Apoptose durch IL-3 Entzug 59
4.1.2 Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 60
4.1.2.1 Morphologische Veränderungen von 32Dcl3 Zellen durch G-CSF 61
Stimulation
4.1.2.2 Expression von Oberflächenmolekülen unter G-CSF-Stimulation 62
4.1.2.3 Zellzyklusveränderungen unter G-CSF Stimulation 63
4.1.2.4 Proliferation von 32Dcl3 Zellen unter G-CSF Stimulation 65
4.2 Herstellung von 32Dcl3 Zellen mit stabiler Expression von Bcr-Abl 66
wt und Bcr-Abl Mutanten
4.2.1 Klonierung von Bcr-Abl und Bcr-Abl Mutanten 66
4.2.2 Stabile Transfektion von 32Dcl3 Zellen mit Bcr-Abl wildtyp und Bcr-Abl 67
Mutanten
Inhaltsangabe
4.3 Zellbiologische Charakterisierung von 32D Scf/"" "* Zellen und der 69
Mutanten K1172R und Y177F
4.3.1 Apoptoseinduktion durch IL-3 Entzug 69
4.3.2 Proliferation von Bcr-Abl Mutanten unter Stimulation mit verschiedenen 70
Zytokinen
4.3.3 Einfluß von Bcr-Abl auf die Differenzierung von 32Dcl3 Zellen 72
4.4 G-CSF Rezeptorexpression und -lokalisation 75
4.4.1 Nachweis des G-CSF Rezeptors im Westernblot 76
4.4.2 Detektion des G-CSF Rezeptors mit PE-markiertem G-CSF 76
4.4.3 Lokalisation des G-CSF Rezeptors im Lasermikroskop 77
4.5 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation von Transkriptionsfaktoren, 78
Zellzyklusproteinen, den G-CSF Rezeptor und c-Myc unter G-CSF
Stimulation
4.5.1 Hämatopoetische Transkriptionsfaktoren 78
4.5.2 Einfluß von Bcr-Abl auf die transkriptionelle Aktivität von C/EBPa 80
4.5.3 Regulation der Zyklin-abhängigen Kinaseinhibitoren p21 und p27 81
4.5.4 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation von c-Myc 82
4.6 Der Abl-Kinase Inhibitor STI571 83
4.6.1 STI571 reduziert die Tyrosinphosphorylierung von 32D Bc'"Abl "* Zellen 84
4.6.2 Biologische Effekte von STI571 auf 32D BcrABI"* Zellen 85
4.6.2.1 IL-3 und G-CSF verhindern die Apoptose von STI571 behandelten 85
32DBcrAbl™ Zellen
4.6.2.2 Proliferation von 32D Bc'Ablm Zellen unter ST1571 87
4.6.2.3 STI571 ermöglicht die Differenzierung von 32D BclAbl m Zellen 89
4.6.2.4 ST1571 ermöglicht die Hochregulation von Gr-1 und Mac-1 in 91
32DBcrAW" Zellen
4.6.3 Einfluß von STI571 auf die Regulation von Transkriptionsfaktoren, Zeil- 92
zyklusinhibitoren und c-Myc in 32D BcrAbl"* Zellen
4.6.3.1 STI571 ermöglicht die Hochregulation von C/EBPa und C/EBPe in 92
32DB"AblwI Zellen
4.6.3.2 STI571 ermöglicht die Hochregulation des G-CSF Rezeptors in 94
32DBc'-Ab"" Zellen
4.6.3.3 STI571 bewirkt eine verminderte Expression von p21 in 95
32DB"Ablwl Zellen
Inhaltsangabe
4.6.3.4 STI571 ermöglicht eine Regulation des Protoonkogens c-Myc in 96
32DBc"Abl™ Zellen
4.7 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA-Expression von 97
Transkriptionsfaktoren
4.7.1 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA Produktion von C/EBPa 97
und den G-CSF Rezeptor
4.7.2 Einfluß von Bcr-Abl und STI571 auf die mRNA Produktion von PU.1 100
4.8 Die Inhibitorresistente Mutante T315I 101
5. Diskussion 103
5.1 Rolle der Kinasedomäne und der Grb-2 Bindungsstelle von Bcr-Abl 103
auf die Transformation und Differenzierbarkeit von 32Dcl3 Zellen
5.2 Einfluß von Bcr-Abl auf die Regulation der Differenzierung 105
myeloischer Zellen
5.3 Modulation von Zellzyklusregulatoren durch Bcr-Abl 109
5.4 Modell zum Einfluß von Bcr-Abl auf die granulozytäre 111
Differenzierung
5.5 Effekte von STI571 auf Proliferation und Differenzierung Bcr-Abl 112
positiver Zellen
6. Ausblick 114
7. Zusammenfassung 115
8. Literaturverzeichnis 116
9. Erklärung zu Vorabveröffentlichungen 139
10. Lebenslauf 140 |
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