Identifizierung und Charakterisierung von Tumor-Progressions-Genen in einem Melanoma Modellsystem

Abstract

Mit Hilfe der Methode des Differential Displays wurde das Expressionsprofil zweier Melanoma-Zellinien miteinander verglichen. Durch die Analyse der Expressionsmuster dieser beiden Zellinien sollten bekannte und/oder neue differentiell exprimierte Gene identifiziert werden, die in den Prozess der Metastasierung involviert sind. Es konnten fünf differentiell exprimierte Gene identifiziert und zum Teil näher charakterisiert werden. Es handelte sich dabei um die Beta-Ketten von zwei verschiedenen HLA Klasse II Genen (HLA-DR und HLA-SB), sowie um eine Stearoyl-CoA Desaturase. Ferner konnten zwei, bis dahin völlig unbekannte Gene (URIM und THW) identifiziert werden. Eine Überexpression des bis dahin unbekannten Gens URIM wurde in der metastasierenden Zellinie NMCL-1, gegenüber der Zellinie 530 gefunden. URIM war ebenfalls in einem Panel von metastasierenden Mammakarzinom-Zellinien gegenüber Zellinien aus Primär-Tumoren überexprimiert. Mit Hilfe der RACE-PCR konnte die 750 bp lange cDNA isoliert werden. Die Nukleotidsequenz kodiert im ORF für ein aus 206 Aminosäuren bestehendes Protein. Die genomische Lokalisation von URIM konnte auf dem Chromosom 22q11, in der sogenannten 'DiGeorge Critical Region' lokalisiert werden. Das zweite neu identifizierte Gen (THW) ist als ca. 2 kb Transkript in der nicht-metastasierenden Zellinie 530, gegenüber der stark-metastasierenden Zellinie NMCL-1 überexprimiert. Die Sequenz der vollständigen cDNA besteht aus 1890 Nukleotiden, und kodiert in seinem offenen Leserahmen für ein putatives Protein von 193 Aminosäuren. Es konnten vier Transmembrandomänen identifiziert werden. THW liegt auf Chromosom 6q. Allelverluststudien mit Tumor-Biopsien im Bereich des THW Lokus ergaben eine Prävalenz von 10-20% für Melanoma-Primärtumore und 50% für Tumormetastasen. Auch in verschiedenen Tumor-Zellinien wurden zum Teil sehr hohe Prävalenzen nachgewiesen.

The spread of malignant tumor cells from a primary tumor to form metastases at distant sites is the most life threatening complication of cancer. In order to identify genes mediating metastasis, two human melanoma cell lines with different metastatic capacity in the nude mouse system, are compared making use of the Differential Display Technique

Differential Display Technique applied to the non-metastatic melanoma cell line 530 and the metastatic melanoma cell line NMCL-1 resulted in the identification of 2 different transcripts coding for the beta chain of HLA-II molecules, a transcript coding for a stearoyl CoA desaturase and 2 new transcripts (URIM and THW). The first (URIM) which was up-regulated in the metastatic cell-line. The protein is encoded by 206 amino acids. Expression of URIM in several normal tissues and tumor cell lines was studied by Northern blotting. The second, a putative transmembrane receptor is designated as THW which is downregulated in the metastasizing cell-line. The nucleotide sequence comprises 1890 nt. The protein is encoded by 193 aa and exhibits four putative transmembrane domains and two predicted extracellular domains. Down-regulation of THW is correlated with the metastatic capacity of melanoma cell lines. THW was down-regulated in mammary carcinoma cell lines compared to cell lines derived from non-malignant mammary epithelium and in several tumor tissues compared to normal tissue. Function of THW as a tumor suppressor is emphasized by the location of gene THW on chromosome 6q24. LOH for this regions has been described in various carcinomas. We have investigated LOH for gene THW in a panel of cancer cell lines and in series of primary human melanomas as well as in melanoma metastases. We have detected LOH for gene THW in cell lines to a high percentage. For melanomas we found a prevalence of LOH for gene THW of 10-20% in primary tumors, whereas in melanoma metastases we found a score of 50%.