Identification and characterization of potential tumor suppressor genes for ovarian cancer on chromosome 8p22

Häufiges Auftreten eines Allelverlusts (Loss of Heterozygosity) in einer bestimmten Chromosomenregion bei Tumoren deutet darauf hin, dass in dieser Region mit hoher Wahrscheinlichkeit ein oder mehrere Tumorsuppressorgene (TSG) liegen. Loss of Heterozygosity (LOH) des Chromosoms 8p22 wurde in verschiedenen epithelialen Tumoren bereits häufig beschrieben, jedoch sind die meisten darauf liegenden Gene noch schlecht charakterisiert. Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung potentieller TSG Kandidaten in dieser Region am Modellsystem des Ovarialkarzinoms. Aus 22 bekannten Genen dieser Region erschienen zwei Kandidaten – hVps37A und TUSC3 – besonders vielversprechend und wurden genauer charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass die hVps37A Expression in primären Ovarialtumoren im Vergleich zu gesunden Epithelien des Ovars signifikant erniedrigt ist. Außerdem korreliert die Überlebenswahrscheinlichkeit von Ovarialkarzinom Patientinnen direkt mit der hVps37A mRNA Expression der korrespondierenden Tumore. Eine molekularbiologische Charakterisierung von hVps37A anhand von zwei Ovarialkarzinom Zelllinien lieferte ein Erklärungsmodell für die klinischen Beobachtungen. Als Teil des ESCRT-I Komplexes ist hVps37A am Abbau von Rezeptor Tyrosinkinasen (RTKs) inklusive der Onkogene EGFR und HER2 beteiligt. Daher führte ein hVps37A Knock-down in unseren Zellmodellen zur Akkumulation des aktivierten EGR (pEGFR) im Cytoplamsa, was wiederum die Hyperaktivierung des MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase) Pathways zur Folge hatte. Außerdem erwarben die Zelllinien als Folge des hVps37A Knock-downs eine Resistenz gegenüber der proliferationsinhibierenden Wirkung von Cetuximab. Im Unterschied zu hVps37A waren 29.7% der untersuchten Tumore am TUSC3 Promotor methyliert, was mit verringerter mRNA Expression und einer signifikant schlechteren Überlebenswahrscheinlichkeit für die Patientinnen einherging. Somit erwies sich für TUSC3 die Promotormethylierung als unabhängiger prognostischer Faktor. Rekonstituierung von TUSC3 in Ovarialkarzinomzelllinien führte zu einer verringerten Proliferation. Außerdem konnte gezeigt werden, dass es im endoplasmatischen Retikulum lokalisiert und an der N-Glykosylierung von Integrin-ß1 und potentiell weiteren Proteinen beteiligt ist.Frequent Loss of Heterozygocity (LOH) in specific chromosomal regions of tumors indicates the residence of at least one tumor suppressor gene (TSG) in the corresponding chromosomal region. Chromosome 8p22 is described as LOH hotspot in several epithelial tumors. However, the related genes of this chromosomal band are still very poorly described. The aim of this study was the identification and characterization of potential tumor suppressor genes on chromosome 8p22 in ovarian cancer. Two out of 22 genes of 8p22 – hVps37A and TUSC3 – turned out to be promising tumor suppressor candidates and were characterized in more detail. It could be shown that hVps37 expression is significantly reduced in primary ovarian tumors relative to normal ovarian epithelias. Furthermore, survival rates of the patients were directly correlated with the hVps37A expression of the corresponding tumors. In-vitro characterization of hVps37A in two ovarian cancer cell lines resulted in an explanatory model of the clinical observations. As part of the ESCRT-I complex hVps37A is involved in the degradation process of activated receptor tyrosine kinases (RTKs) including the well described oncogenes EGFR and HER2. Consequently, hVps37A knockdown led to a hyperactivation of the MAPK (Mitogen Activated Protein Kinase) pathway secondary to accumulating amounts of the activated EGFR (pEGFR) in the cytoplasm. Furthermore, the hVps37-silenced cell lines developed a resistance against the growth inhibitory effect of Cetuximab. In contrast to hVps37A, 29.7% of the tumors analyzed were methylated at the TUSC3 promoter, acompanied with reduced mRNA expression and unfavourable survival rate of the patients. Therefore, promoter methylation turned out to be an independent prognostic factor for ovarian cancer. In-vitro, it could be shown that TUSCS3 resides in the endoplasmatic reticulum and is involved in the N-glycosilation process of integrin-ß1 and potentially further proteins. Moreover, reconstitution of TUSC3 in ovarian cancer cell lines decreased cellular proliferation. Overall two promising molecular biomarkers were identified, potentially assisting in the development of more accurate prognostic procedures and therapies for ovarian cancer and beyond