Genexpressionsmuster nach Behandlung von Hepatomzellen mit dem Cytokin TGF-beta bzw. mit Tumorpromotoren

Abstract

TGF-beta1 ist ein Cytokin, das in Hepatozyten neben Wachstumsarrest auch Apoptose auslösen kann. Ziel der hier vorliegenden Arbeit war es, zur Klärung der Frage beizutragen, welche Gene für die durch TGF-beta1 induzierte Apoptose verantwortlich sind. Hierfür wurden Mikroarrays des Typs AtlasTM Rat 1.2 der Firma Clontech eingesetzt, über welche die gleichzeitige Analyse von Expressionsänderungen in knapp 1200 Genen möglich ist. Die Untersuchungen wurden mit Hepatomzellen der Linie FTO-2B, die auf eine TGF-beta1-Behandlung mit einer starken Apoptoseantwort reagieren, durchgeführt. Nach Hybridisierung der Arrays mit cDNAs aus drei unabhängigen Versuchsreihen wurden die Genexpressionsmuster von Kontrollzellen und TGF-beta1-behandelten Zellen kreuzweise miteinander verglichen und die Gene mit den stabilsten Expressionsänderungen wurden den Validitätsklassen I-III wie folgt zugeordnet: I:Prothymosin-alpha, Galaninprecurser, PDGF-associated protein (HASPP28) II:Inhibitor of DNA binding 3/dominant negative helix-loop-helix protein, plasminogen activator inhibitor-1 III:Alcohol dehydrogenase 1/alcohol dehydrogenase A subunit, 40S ribosomal protein S17, ADP-ribosylation factor 5, 5-hydroxytryptamine (serotonin) receptor 1B Zumindest für Prothymosin-alpha und Galanin ist aufgrund von Literaturrecherchen eine direkte Beteiligung an der Apoptoseregulation wahrscheinlich, für PAI-1 erscheint eine indirekte Beteiligung möglich. In einer weiteren Versuchsserie wurde untersucht, ob die antiapoptotischen Verbindungen Dexamethason, Insulin und Phenobarbital ihre protektive Wirkung über die Induktion einheitlicher Genexpressionsmuster vermitteln. Hierfür wurden die jweiligen Expressionsmuster mit Hilfe von AtlasTM Rat Stress Arrays, die ca. 200 Gene umfassen, analysiert. Zwei der identifizierten Gene, FKBP12 (FK506 binding protein 12) und CRYAB (alphaB-crystallin), wurden durch alle drei Verbindungen induziert, wodurch sich gemeinsame Angriffspunkte sowohl auf der Ebene der TGF-beta1-Rezeptoraktivität (FKBP12) als auch bei der Aktivierung der Caspase-3 (CRYAB) ergeben könnten.

The Transforming growth factor-beta1 (TGF-beta1) is a cytocin able to induce cell cycle arrest and apoptosis in hepatocytes and many epithelial cells. To elucidate the question witch genes are involved in the execution of apoptosis, microarrays were used to detect changes in the gene expression pattern of the rat hepatoma cellline FTO-2B. These cells were suitable for this investigation because they were known to show a strong apoptotic reaction to the treatment with TGF-beta1. After the arrays were hybridisated with cDNA out of three independent experimental series the gene expression patterns of the control cells and the TGF-beta1 treated cells were compared crosswise to each other in a pretentious procedure. Those genes with the most continue expression changes were assigned as followed to three distinct classes (I-III) of decreasing accuracy. I:Prothymosin-alpha, Galaninprecurser, PDGF-associated protein (HASPP28) II:Inhibitor of DNA binding 3/dominant negative helix-loop-helix protein, plasminogen activator inhibitor-1 III:Alcohol dehydrogenase 1/alcohol dehydrogenase A subunit, 40S ribosomal protein S17, ADP-ribosylation factor 5, 5-hydroxytryptamine (serotonin) receptor 1B From the literature it can be assumed that prothymosin-alpha and galanin are directly contributed to the regulation of the apoptosis and that PAI-1 participates indirectly. Further it was investigated if different antiapoptotic substances are effective through inducing homogeneous gene expression patterns. Therefore FTO-2B cells were treated with Dexamethson, Insuline or Phenobarbital and their expression patterns were analysed and compared with AtlasTM Rat Stress Arrays. Two of the identified genes, FK506 binding protein and alphaB-crystallin, were induced through all of the three antiapoptotic substances. Accordingly they possibly share a point of attack on the level of TGF-beta1-receptor activity or Caspase-3 activation.