Myc-abhängige Apoptose als tumorsupressiver Mechanismus: wie unterscheiden Zellen zwischen physiologischer und onkogener Expressionshöhe von Myc?

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Eilers
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244461114

Die Mehrzahl aller humanen Tumoren zeigt eine deregulierte Expression des Myc-Onkoproteins. Die deregulierte Expression von Myc kann viele Eigenschaften von Tumorzellen, zum Beispiel erhöhtes Zellwachstum und Proliferation, Resistenz gegenüber anti-mitogenen Signalen, und Änderungen im Metabolismus direkt induzieren und trägt in Tiermodellen zur Entstehung von Tumoren bei. Überra-schenderweise löst die deregulierte Expression von Myc in primären Zellen Apoptose aus und eine Vielzahl von Experimenten belegt, dass dies ein wesentlicher tumorsuppressiver Mechanismus ist. Trotz vieler Ansätze ist bis heute unbekannt, wie Zellen zwischen physiologischen und supra-physiologischen Expressionsspiegeln von Myc unterscheiden.Myc Proteine sind Transkriptionsfaktoren, die an die Mehrzahl von Promotoren mit einer offenen Chromatinstruktur binden. Einige aktuelle Modelle gehen davon aus, dass diese Bindestellen funktio-nell äquivalent sind und sehen Myc-Proteine als generelle "Verstärker" der Transkription. Dagegen weisen viele Genexpressionsstudien nach, dass Myc-Proteine selektiv Gene aktivieren und reprimie-ren. Wir haben gezeigt, dass Myc einen Komplex mit einem Zn-Finger Protein, Miz1, bildet, gemeinsam mit Miz1 Gene reprimiert und dass die Komplexbildung mit Miz1 kritisch für die onkogene Funktion von Myc ist. Wir haben jetzt extensive ChIP-Sequencing Experimente in mehreren Zellinien durchgeführt und gefunden, dass Miz1 den Großteil aller Myc-gebundenen Promotoren zusammen mit Myc bindet. Wir haben die Miz1-Bindestelle auf der DNA identifiziert und nachgewiesen, dass Myc und Miz1 sich gegenseitig zu ihren Zielpromotoren rekrutieren. Die funktionelle Analyse zeigt, dass Promotoren Myc-Komplexe sowohl mit aktivierender als auch mit reprimierender Funktion binden und dass der relative Anteil für Sequenzklassen von Promotoren verschieden ist. Das resultierende Modell sieht Myc als genspezifischen Regulator, nicht als globalen Verstärker der Transkription.Gene mit einer Konsensus Miz1-Bindestelle werden kaum durch Myc reguliert. Myc-reprimierte Gene zeichnen sich durch die Abwesenheit von Konsensus-Bindestellen für Myc und Miz1 aus und binden relativ geringe Mengen beider Proteine. Wir schlagen daher vor, dass ihre Besetzung sich mit Ände-rungen in der Myc-Expression signifikant verändert. Wir haben in neueren Untersuchungen gezeigt, dass die Induktion der Apoptose durch Myc in epithe-lialen Zellen strikt von Miz1 abhängt. Wir haben eine Gruppe von Genen identifiziert, die durch supra-physiologische, nicht aber durch physiologische Level, von Myc Miz1-abhängig reguliert wird. Wir schlagen vor, dass relative Affinität von Myc/Miz1-Komplexen zu verschiedenen Klassen von Promo-toren es Zellen ermöglicht, physiologische von supraphysiologischen Expressionshöhen von Myc zu unterscheiden. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, die zugrunde liegenden Mechanismen zu klären und zu einem mechanistischen Modell der Myc-induzierten Apoptose zu kommen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen