Die Bedeutung der DNA-Bindungskooperativität für die Tumorsuppressoraktivität von p53

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Stiewe
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 249196880

p53 schützt uns vor Krebserkrankungen als transkriptioneller Regulator von tumorsuppressiven Programmen, die entweder die Entwicklung oder die klonale Expansion von bösartigen Zellen verhindern. Welche dieser Programme für die Schutzfunktion am wichtigsten sind, ist Gegenstand der aktuellen Forschung, da ein besseres mechanistisches Verständnis der Tumorsuppressor-aktivität von p53 zur Entwicklung von effektiveren Tumorpräventions- und Therapiestrategien führen kann. Im beantragten Projekt soll die Bedeutung verschiedener p53-Effektorfunktionen für die Tumorsupppressoraktivität anhand von p53-Mutationen analysiert werden, welche die DNA-Bindungseigenschaften von p53 modulieren.Die DNA-Bindung durch den tetrameren p53-Komplex erfolgt kooperativ und ist abhängig von Interaktionen zwischen den benachbarten Monomeren. Mit Hilfe von Mutationen, die diese Interaktionen abschwächen bzw. verstärken, konnten wir die DNA-Bindung von p53 verändern und zeigen, dass p53-Effektorprogramme unterschiedlich von der DNA-Bindungskooperativität abhängig sind. Wir haben beispielsweise die p53-Mutation p53RR, die die DNA-Bindungskooperativität abschwächt, in den endogenen p53-Genlokus der Maus eingefügt. Die p53RR-Mutation reduziert gemäß ChIPseq-Analyse das p53-Zielgenspektrum und führt zu einem ausgeprägten Defekt der p53-vermittelten Apoptose nach DNA-Schädigung und Myc-Expression. Interessanterweise, sind nicht-apoptotische p53-Funktionen im Zellzyklusarrest, in der Seneszenz und im Metabolismus intakt. Trotz des ausgeprägten Apoptose-Defektes, sind p53RR-Mäuse trotzdem vor vielen, aber nicht allen Tumorarten geschützt. p53 nutzt daher sowohl apoptotische, als auch nicht-apoptotische Effektormechanismen um uns bestmöglich vor Krebserkrankungen zu schützen. Insbesondere sind p53RR Mäuse empfindlich gegenüber Myc- und E1A-induzierten Tumoren. In diesem Projekt soll nun gezielt untersucht werden, inwiefern p53RR ausreichend tumorsuppressiv ist, um vor Ras-induzierten Pankreaskarzinomen und Lungenkarzinomen zu schützen.Wir haben ferner eine weitere Mauslinie mit der Kooperativitätsmutation p53EE generiert. Im Gegensatz zu p53WT und p53RR, bindet p53EE laut ChIPseq-Analyse nicht mehr an die DNA und ist daher ein interessantes neues Modell zur Untersuchung von Tumorsuppressoraktivitäten, die unabhängig von der DNA-Bindung sind. Darüber hinaus führt die kombinierte Expression von p53EE und p53RR zu einem hetero-tetrameren p53-Molekül mit erhöhter DNA-Bindungsaktivität. Die Untersuchung von doppelt-heterozygoten p53EE/RR Mäusen soll daher zeigen, inwiefern eine erhöhte Kooperativität p53-basierte Entscheidungsprozesse, Tumorsuppression und Alterung als mögliche Nebenwirkung einer verbesserten Tumorsuppression beeinflusst. Da die DNA-Bindungskooperativität im Prinzip pharmakologisch modulierbar ist, sollen diese Experiment zeigen, ob eine therapeutische Modulation der p53-Kooperativität sinnvoll in der Tumorprävention und Tumortherapie genutzt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen