Aktivierung von Beta-Catenin durch Genmutation in kultivierten Hepatomzellen

Abstract

Das Protein Beta-Catenin hat zwei wichtige Aufgaben in der Zelle: Zum einen ist es ge-meinsam mit Cadherinen an der physikalischen Verankerung benachbarter Zellen be-teiligt, zum anderen wirkt es als Transkriptionsfaktor im Zellkern. Zahlreiche Studien belegen seine wichtige Funktion während der Embryonalentwicklung; Darüber hinaus ist es auch im adulten Organismus an der Steuerung von Zellteilung und -differenzierung beteiligt. Das CTNNB1-Gen, das beim Menschen für Beta-Catenin kodiert, ist in etwa 30% der menschlichen hepatozellulären Karzinome durch Mutation verändert; Besonders häufig sind Mutationen in Hepatoblastomen. Mutationen treten auch in experimentell erzeugten Tumoren auf. In Lebertumoren von Mäusen, die mit dem Modell-Tumorpromotor Phenobarbital (PB) behandelt worden waren, waren in etwa 80% der Fälle Mutationen im Catnb-Gen, dem Maus-Orthologen des CTNNB1-Gens, nach-zuweisen. Dagegen zeigten Hepatome aus Tieren ohne PB-Behandlung keine Catnb-Mutationen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Hepatomlinien aus Mäusen und Ratten analysiert, die z. T. im Labor etabliert worden waren oder aus anderen Quellen zur Verfügung standen. Keine der Linien stammte aus einem Tumor eines mit PB behandelten Tieres. Ziel der Arbeit war, die verschiedenen Linien bezüglich ihres Catnb-Mutationsstatus molekulargenetisch zu charakterisieren. Die Analysen erfolgten auf der Ebene der DNA, der RNA und auf der Proteinebene. Insgesamt wurden 14 Linien untersucht. Hierbei wurden folgende Ergebnisse erzielt:

- Die überwiegende Zahl der untersuchten Linien (10/14) zeigten Aberrationen im Catnb-Gen, die in der Regel auf der RNA-Ebene bestätigt werden konnten und häufig Auswirkungen auf das Laufverhalten des Proteins bei der gelelektrophoretischen Trennung hatten.

- Der in den Zelllinien beobachtete Typ der Aberrationen unterscheidet sich gravierend von jenen Mutationsmustern, die in den Tumoren selbst beobachtet werden. Häufig traten Deletionen im Gen auf, die zu einer partiellen Verkürzung des Proteins im aminoterminalen Bereich führten. In den Primärtumoren der Maus wurden dagegen ausschließlich Punktmutationen beobachtet.

Die Daten weisen darauf hin, dass die Mutationen im Catnb-Gen erst während der Kultivierung der Linien in vitro entstanden sind und den mutierten Zellen dort einen Selektionsvorteil verschaffen. Hier besteht vermutlich eine Analogie zum Selektionsdruck einer in vivo PB-Behandlung.

The protein beta-Catenin has two important functions in the cell: On the one hand it is involved together with Cadherins in the physical anchorage of neighbouring cells, on the other hand it acts as a transcription factor in the nucleus. It's important role in regulation of cell polarity during embryonal development is well established.In the adult organism it controls cell division and differentiation. Beta-Catenin is encoded by CTNNB1/Catnb (human and mouse orthologues). CTNNB1 is mutated approximately 30 % of human hepatocellular carcinomas. Mutations are also very frequent in hepatoblastomas. In liver tumors of mice, which had been treated with the model tumor promoter phenobarbital, mutations in the Catnb gene were detected in approximately 80 % of the cases. By contrast, hepatomas from mice not treated with Phenobarbital did not show Catnb mutations. In the present study cells from various mouse or rat hepatoma lines, most of which were established previously in our laboratory were investigated for the presence of mutations in Catnb. In addition, analyses at the level of the RNA and protein were carried out. The following results were obtained:

- The majority of the examined lines (10/14) showed aberrations in the Catnb gene, which could be generally confirmed by sequence analysis of the RNA level and Western analysis of the protein.

- The types of aberrations observed in the cell lines differed differed from those seen in mouse liver tumors: Cell lines frequently harbored deletions within the gene, elimination parts of the aminoterminal part of the protein. By contrast, the predominant type of mutation of the primary tumors were point mutatations.

The data suggest that the mutations in the Catnb gene had developed only during the cultivation of the lines in vitro providing the mutated cells with a selective advantage, resembling the situation given in vivo during promotion with phenobarbital treatment.