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Untersuchung der Expression des HERV-K(HML-2)-Gens np9 in verschiedenen Tumorentitäten und Analyse der transkriptionell aktiven Proviren

Kehr, Sandra


Originalveröffentlichung: (2008) Giessen : VVB Laufersweiler 2008
pdf-Format: Dokument 1.pdf (1.065 KB)

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Virologie; Institut für Virologie der Universitätskliniken des Saarlandes, Homburg/Saar
Fachgebiet: Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe: Landwirtschaft
Dokumentart: Dissertation
Zeitschrift, Serie: Edition scientifique
ISBN / ISSN: 978-3-8359-5255-3
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 24.01.2008
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 17.03.2008
Kurzfassung auf Deutsch: Die Einflussnahme endogener retroviraler Elemente auf biologische
Funktionsmechanismen des menschlichen Organismus scheint unumstritten. Während
die Relevanz dieser Elemente für bestimmte zelluläre Regulationsmechanismen und
auch für den Vorgang der Plazentation bereits detailliert nachgewiesen werden konnte, wird die propagierte Assoziation endogener Retroviren mit der Tumorgenese derzeit noch intensiv erforscht. Bei diesen Studien nehmen insbesondere die Mitglieder der Familie HERV-K(HML-2), welche prinzipiell dazu in der Lage wären, für intakte Partikel zu kodieren, eine Schlüsselposition ein. Während für das akzessorische Protein Rec, welches von einer doppelt gespleißten env mRNA von HERV-K(HML-2) Typ 2-Proviren translatiert wird, bereits ein transformationsförderndes Potential beschrieben wurde, wird derzeit intensiv die Beteiligung des Np9-Proteins, welches dem env-Leserahmen von HERV-K(HML-2)-Proviren des Typs 1 entspringt, an der Genese von Neoplasien
untersucht. Np9 wurde im Vorfeld dieser Arbeit auf mRNA-Ebene in Seminomen,
Mammakarzinomen und leukämischen Lymphozyten nachgewiesen, nicht jedoch in
gesunden Zellen und Geweben (Fibroblasten, Lymphozyten, Magen, Darm, Plazenta).
Die Interaktion des Proteins sowohl mit dem Numb/Notch-Signalweg als auch mit
Promyelocytic Leukemia Zinc Finger-Protein (PLZF) festigt die propagierte Assoziation mit der Tumorgenese.

Im Rahmen dieser Dissertation wurden unter Anwendung des Human Genome
Browsers erstmals siebzehn HERV-K(HML-2)-Proviren des Typs 1 im menschlichen
Genom lokalisiert, welche aufgrund der charakteristischen Deletion von 292 bp im
Grenzbereich der Gene pol und env kompetente Proviren zum Spleißen von np9
darstellen. Zwölf der detektierten Proviren verfügen über einen intakten offenen
Leserahmen für Np9 und erfüllen somit die beiden unabdingbaren
Grundvoraussetzungen zur Np9-Expression.

np9-Expression wurde schließlich in fünf weiteren Tumorentitäten zuzüglich der bereits genannten Tumorarten Seminom und Mammakarzinom nachgewiesen, wobei im Einzeltumor meist mehrere provirale Loci aktiviert waren. Dabei handelte es sich einerseits um parallele Aktivität genomisch different lokalisierter HERV-K(HML-2) Typ 1-Proviren, andererseits aber auch um gleichzeitige Expression von env-Transkripten sowohl durch Typ 1- als auch durch Typ 2-Proviren. Die analysierten Neoplasien umfassten zwei Hirntumorarten (Glioblastom, anaplastisches Astrozytom), zwei Tumorentitäten des Urogenitaltraktes (Germinom, Nierenzellkarzinom) sowie einen Hauttumor (Melanom). Die beiden bisher detektierten np9-exprimierenden Proviren
HERV-K101(22q11) und HERV-KII(3q13) konnten durch Sequenzanalysen um vier
np9-exprimierende provirale Loci im menschlichen Genom erweitert werden. Somit
wird np9 insgesamt nachweislich von proviralen Elementen der Loci 1_259 (1p31.1),
1_504 (1q22), 3_294 (3q12.3; entsprechend HERV-KII), 5_544 (5q33.3), 21_019
(21q21.1), 22_012 (22q11.21) exprimiert. Dabei wurde eine hohe
Transkriptionsaktivität von Locus 3_294 beobachtet, insbesondere bezüglich der np9-
Transkription in den Hirntumoren. Differierend zu bisher getroffenen Aussagen wurde
das Transkript jedoch auch in gesundem Hodengewebe gefunden. Im Rahmen dieser
Dissertation konnte letztlich erstmals die Expression unterschiedlicher np9-Transkripte
sowohl in einer Tumorentität als auch in einem Einzeltumor aufgrund gleichzeitiger
Transkriptionsaktivität unterschiedlicher HERV-K(HML-2)-Proviren nachgewiesen
werden.
Kurzfassung auf Englisch: The influence of endogenous retroviral elements on the biological function of the
human organism is without controversy. The relevance of those elements is shown in a
large variety of cellular mechanisms as well as for the process of placentation.
However, the proposed relation between endogenous retroviruses and the genesis of
tumors is currently subject of intense research. Members of the family HERV-K(HML-2)
are potentially capable for coding intact particles and are important for these studies.

For the accessory protein Rec, which is translated from a doubly spliced env mRNA of
HERV-K(HML-2) type 2 proviruses, a potential for neoplastic transformation has been
described. The involvement of the Np9 protein in the genesis of neoplasias is still being
investigated. Recently Np9 mRNA was detected in seminomas, mammary carcinomas
and lymphocytes of leukemic patients but not in untransformed cells and tissues
(fibroblasts, lymphocytes, stomach, gut, placenta). The interaction of this protein with
both the numb/notch-pathway and the promyelocytic leukemia zinc finger-protein
(PLZF) strengthens the assumption of the association with the genesis of tumors.

In this dissertation, seventeen HERV-K(HML-2) proviruses of type 1 have been
localised within the human genome which are able to generate Np9 due to the
characteristic deletion of 292 base pairs in the pol/env boundary. Twelve of the
detected proviruses have an intact open reading frame which is the basic requirement
for the expression of Np9. The analysis was done using the Human Genome Browser.
In addition to seminomas and mammary carcinomas, np9-expression was shown for
five further tumors. In most cases, multiple locations of the provirus were found in a
single tumor. On the one hand, an activity of different HERV-K(HML-2) type 1
proviruses was detected. On the other hand, env-transcripts were expressed both by
type 1 and 2 proviruses. Following neoplasias were analysed: two brain tumors
(glioblastoma, anaplastic astrocytoma), two urogenital tumors (germinoma, kidney cell
carcinoma) and one dermal tumor (melanoma). Besides the two known np9-expressing
proviruses HERV-K101(22q11) and HERV-KII(3q13) further four np9-expressing
proviral locations within the human genome could be identified. Thus np9 can be
expressed by proviral elements on the following locations: 1_259 (1p31.1), 1_504
(1q22), 3_294 (3q12.3; HERV-KII), 5_544 (5q33.3), 21_019 (21q21.1), 22_012
(22q11.21). A high transcription activity of the location 3_294 was found, especially for
the np9-transcription of brain tumor. Differing from former statements the transcript
could also be found in normal testicular tissue. In this dissertation the expression of
different np9-transcripts in a tumor entity and in a single tumor was detected due to a
simultaneous transcription activity of different HERV-K(HML-2) proviruses for the first
time.