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Proteomanalyse von Prostatakarzinomzellen bei experimenteller Neuroendokriner Transdifferenzierung mittels IL-6

  • Das Prostatakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung des Mannes und die Inzidenz nimmt seit fast drei Jahrzehnten stetig zu. Moderne Therapieverfahren führen zu einem längeren Überleben der Patienten, durchaus auch mit kompletter Remission. Dennoch können im Rahmen der Therapie, insbesondere unter der Hormonentzugstherapie, weitere Veränderungen des Tumors zu einer Progression der Erkrankung führen. Durch den Verlust der Androgenabhängigkeit des Tumors bezeichnet man dies als kastrationsresistentes Prostatakarzinom. Dieser Progress ist häufig mit einer Zunahme von neuroendokrinen Zellen assoziiert, die im Rahmen einer sog. Neuroendokrinen Transdifferenzierung (NETD) aus den Drüsenzellen des Adenokarzinoms entstehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine solche Differenzierung durch die Kultivierung der Prostatakarzinomzelllinie LNCaP in Gegenwart von IL-6 simuliert. Diese experimentell erzeugte NETD konnte sowohl durch die Überexpression typischer Markerproteine, als auch durch die charakteristische Veränderung der Zellmorphologie nachgewiesen werden. Um die molekularbiologischen Mechanismen im Rahmen der NETD besser zu verstehen, wurde das Proteom der differenzierten Zellen mit dem von Kontrollzellen verglichen. Differentiell exprimierte Proteine wurden mittels Massenspektrometrie identifiziert. Die Proteine Gelsolin, Septin 7 und PC1 wurden in weiterführenden Experimenten validiert. Im Kontext der NETD erwies sich Gelsolin aufgrund seiner bekannten Funktionen als besonders interessant. Daher wurde dessen Expression mittels RNA- Interferenz moduliert und die Auswirkungen auf Zellfunktion und Morphologie untersucht. Gelsolin ist ein multifunktionelles Protein, welches sowohl Zytoskelett- modulierend wirkt, als auch in die Regulation der Apoptose involviert ist. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass ein Gelsolin knockdown eine deutliche Expressionserhöhung der aktivierten Caspase 3 bewirkt, was mit einer erhöhten Apoptoserate korreliert. Naheliegend war es auch der Frage nachzugehen, ob Gelsolin an der Ausprägung der charakteristischen morphologischen Veränderungen im Zuge der NETD beteiligt ist. Der begleitend zur IL-6-Behandlung durchgeführte knockdown ergab jedoch keinen relevanten Einfluss auf die Ausbildung von Zellausläufern. Eine auf immunzytochemischer Färbetechnik basierende Analyse zeigte eine Kolokalisation von Gelsolin mit den Proteinen VDAC1 und PC1. Beide sind als Stabilisatoren des mitochondrialen Membranpotenzials bekannt. Somit könnte Gelsolin als Adapterprotein im Rahmen der Apoptoseregulation fungieren. Die vorliegende Arbeit hat differentiell exprimierte Proteine identifiziert, die im Kontext einer NETD erstmals beschrieben wurden und somit den Weg bereitet, den Erkenntnisgewinn zu molekularbiologischen Abläufen bei der Entwicklung eines kastrationsresistenten Prostatakarzinoms auszuweiten.
  • Prostate carcinoma is the most common cancer in men and the incidence has been steadily increasing for almost three decades. Modern therapy methods lead to a longer survival of patients, quite possibly also with complete remission. Nevertheless, in the course of therapy, especially hormone deprivation therapy, further changes in the tumour can lead to a progression of the disease. Due to the loss of androgen dependence of the tumour, this is called castration-resistant prostate carcinoma. This progression is often associated with an increase in neuroendocrine cells, which arise from the glandular cells of the adenocarcinoma in the course of a so-called neuroendocrine transdifferentiation (NETD). In the present study, such a differentiation was simulated by culturing the prostate carcinoma cell line LNCaP in the presence of IL-6. This experimentally generated NETD could be detected both by the overexpression of typical marker proteins and by the characteristic change in cell morphology. To obtain a better understanding of the molecular biological mechanisms involved in NETD, the proteome of the differentiated cells was compared with that of control cells. Differentially expressed proteins were identified by mass spectrometry. The proteins Gelsolin, Septin 7 and PC1 were validated in further experiments. In the context of NETD, Gelsolin proved to be of particular interest due to its known functions. Therefore, its expression was modulated by RNA interference and the effects on cell function and morphology were investigated. Gelsolin is a multifunctional protein that modulates the cytoskeleton and is involved in the regulation of apoptosis. The present work shows that a gelsolin knockdown causes a significant increase in the expression of activated Caspase 3, which correlates with an increased rate of Apoptosis. It was also obvious to pursue the question of whether Gelsolin is involved in the expression of the characteristic morphological changes in the course of NETD. However, the knockdown performed concomitantly with IL-6 treatment did not show any relevant influence on the formation of cell spurs. Analysis based on immunocytochemical staining technique showed colocalisation of Gelsolin with the proteins VDAC1 and PC1. Both are known to be stabilisers of mitochondrial membrane potential. Thus, Gelsolin could function as an adaptor protein in the context of apoptosis regulation. The present work has identified differentially expressed proteins that have been described for the first time in the context of a NETD, thus paving the way for expanding our knowledge of molecular biological processes in the development of castration-resistant prostate carcinoma.

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Metadaten
Author: Felix Oelrich
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-43489
Title Additional (German):Proteomic aAnalysis of prostate carcinoma cells during experimental neuroendocrine transdifferentiation using IL-6
Referee:Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Walther, Prof. Dr. med. Michael Fröhner
Advisor:Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Walther
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/03/02
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2021/02/26
Release Date:2021/03/02
Tag:Apoptoserate; Proteomanalyse
GND Keyword:xGelsolin
Page Number:127
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Med. Biochemie u. Molekularbiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit