Bedeutung der oxidativen DNA-Schädigung für die Tumorentstehung
Final Report Abstract
Oxidative DNA-Modifikationen entstehen in allen Zellen und Geweben ständig unter dem Einfluss reaktiver Sauerstoffspezies (ROS). Sie sind eine wichtige Quelle "spontaner" Mutationen und tragen deshalb vermutlich zur "spontanen" Krebsentstehung bei. Es muss daher angenommen werden, dass Gene bzw. Faktoren, die die Bildung oder Reparatur oxidativer DNA-Modifikationen beeinflussen, wichtige "Suszeptibilitätsfaktoren" bei der Kanzerogenese darstellen. Ziel des Teilprojektes war es, diese Hypothese zu prüfen und die tatsächliche Bedeutung der endogenen oxidativen DNA-Schäden zu ermitteln. Dazu wurde zum einen untersucht, welche endogenen Faktoren und Mechanismen maßgeblich entweder die Bildung oder die Reparatur der oxidativen DNA-Modifikationen beeinflussen. Zum anderen werden die Konsequenzen erhöhter oxidativer DNA-Modifikationen für die Mutagenese und Kanzerogenese in vivo untersucht. Zum ersten Fragenkomplex konnten wir nachweisen, dass verschiedene Proteine wie das Cockayne-Syndrom-B Protein (CSB), die Poly(ADP-ribosyl)transferase PARP1 und bestimmte Proteine der Nukleotidexzisionsreparatur (XPA, XPG, nicht jedoch XPC) in bisher nicht bekannter Weise an der globalen Reparatur von oxidativen DNA-Basenmodifikationen wie 8-Oxo-7,8-dihydroguanin (8-oxoG) beteiligt sind. Der Mechanismus dieses neuen Reparaturweges wurde teilweise aufgeklärt. Weiterhin wurde der Redoxstatus der Zellen als wichtiger Einflussfaktor für die Reparatur oxidativer DNA-Basenmodifikationen erkannt und charakterisiert. In diesem Zusammenhang kommt auch einem Polymorphismus der Reparaturglykosylase OGG1 (OGG1-S326C) beim Menschen erhebliche Bedeutung zu. Als eine Quelle der endogenen Bildung der oxidativen Schäden wurde die Cytochrom-P450-Reduktase identifiziert; die Bedeutung der in den Mitochondrien gebildeten ROS für die Schädigung der chromosomalen DNA erwies sich interessanterweise als eher gering. Zum zweiten Fragenkomplex wurden sehr wichtige Erkenntnisse aus dem Vergleich der spontanen Mutagenese und Kanzerogenese in Wildtyp- und Reparaturdefizienten Mäusen (Ogg1-/- bzw. Ogg1-/- / Csb-/-). Der Defekt der spezifischen Reparatur oxidativer DNA-Basenmodifikationen führte erwartungsgemäß zu erhöhten basalen Spiegeln der oxidativen Purinmodifikationen (8-oxoG) in den Lebern der Mäuse. Wir konnten zeigen, dass dieser Anstieg mit einem unerwartet hohen Anstieg der gesamten spontanen Mutationsrate verbunden war. Bei Stimulierung der Leberzellproliferation durch Fütterung eines Peroxysomemproliferators (WY14-643) führten diese Mutationen (meist GC -> TA Transversionen) zu vermehrten präneoplastischen Läsionen in der Leber. Damit konnte gezeigt werde, dass den endogen gebildeten oxidativen DNA-Basenmodifikationen ein erhebliches Potential zur Initiation von Tumoren zukommt. Die Bedeutung der endogenen oxidativen DNA-Schädigung für die spontane, nicht durch Fremdstoffe induzierte Krebsentstehung wird durch diese Untersuchungen nachdrücklich belegt.
Publications
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