Bedeutung der gleichzeitigen Modifikation von Caspase-3 und p21 Cip1/Waf1 Expression für die Regulation hämatopoetischer Stammzellen
Final Report Abstract
Eine stringente Regulation der Selbsterneuerungs- und Differenzierungsprozesse von Stammzellen ist erforderlich zur dauerhaften Erhaltung des Stammzellpools über die gesamte Lebensdauer des Organismus und gleichzeitig eine bedarfsgerechte Produktion von hochspezialisierten reifen Zellen. Dieses Gleichgewicht zwischen Selbsterneuerung und Differenzierung wird durch zahlreiche Signale kontrolliert. In diesem Projekt wurde die Bedeutung des Zellzyklusregulators p21Cip1/Waf1 und des Apoptose-Enzyms Caspase-3 in der Regulation dieses Equilibriums untersucht. Hierbei konnte zum einen gezeigt werden, dass weder die Deletion von p21Cip1/Waf1 alleine noch die zusätzliche Elimination von Caspase-3 die Apoptoserate in den hämatopoetischen Vorläuferzellen beeinflusst. Die Proliferationsaktivität war sowohl in Caspase-3 defizienten als auch in p21Cip1/Waf1 KO Stamm- und Progenitorzellen gesteigert. Bei gleichzeitiger Elimination beider Proteine (Doppeltknockout) war die Zellzyklusaktivität noch mal stärker gesteigert. Diese Proliferationssteigerung hatte jedoch keinen Einfluss auf die Selbsterneuerungsfähigkeit hämatopoetischer Stammzellen. Gleichzeitig konnte eine unter Caspase-3 Defizienz beobachtete Hemmung der Ausreifung hämatopoetischer Zellen in den Doppeltknockout Mäusen nicht beobachtet werden. Während die Deletion von Caspase-3 eine Sensibilisierung von Stamm- und Progenitorzellen gegenüber den exogenen Signalen zur Folge hat, hat eine zusätzliche Elimination von p21Cip1/Waf1 keinen weiteren Effekt auf die Signaltransduktion. Somit ist die Zusätzliche Steigerung der Proliferation und die Normalisierung der Ausreifung in Caspase-3/ p21Cip1/Waf1 Doppeltknockoutzellen nicht durch eine Änderung in der Signalkaskade zu erklären, sondern möglicherweise durch andere bislang nicht geklärte Mechanismen. Eine weitere Klärung des molekularen Mechanismus sowie die Klärung der Rolle der Stammzellnische konnte wegen der extrem niedrigen Lebendgeburtenrate der Doppeltknockoutmäuse nicht erfolgen.
Publications
- Simultaneous deletion of p21Cip1/Waf1 and Caspase-3 accelerates proliferation and partially rescues the differentiation defects of Caspase-3 deficient hematopoietic stem cells. PLOS ONE. 2014 Oct 6;9(10):e109266
Carrillo-Garcia C, Riedt T, Li J, Dotten M, Brossart P, Janzen V
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0109266)
