Modulating the p53 response to DNA damage by applying different perturbations types

Der Tumorsuppressor p53 spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase und verhindert die Bildung und Entwicklung von Krebs. Frühere Studien auf Einzelzellebene haben gezeigt, der p53 nach dem Auftreten von DNS Schäden in einer Serie gleichförmiger Pulse im Kern akkumuliert. Um den Einfluss von Temperatur, dem Zustand des NFκB Weges oder dem Vorhandensein von Wachstumsfaktoren auf die p53 Dynamiken nach DNS-Schäden zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit A549 und MCF10A p53 Reporter-Zelllinien verwendet. Um Daten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung auf Einzelzellebene zu erhalten, wurde Zeitraffer-Fluoreszenzmikroskopie verwendet. Überraschenderweise zeigten A549 Zellen, die mit γ-Strahlung behandelt wurden, eine höhere p53 Akkumulation und ein verlängertes Zeitintervall zwischen den p53 Pulsen, wenn sie bei 30°C inkubiert wurden im Vergleich zu Zellen unter physiologischen Bedingungen. Hingegen zeigten Zellen bei 40°C eine höhere p53 Pulsfrequenz. Außerdem wurde die p53 Zielgen-Expression durch die Änderungen in der Dynamik beeinflusst. In den beiden Zelllinien, A549 und MCF10A, wurde die p53 Dynamik durch Inhibierung des NFκB Signalweges verändert, nicht aber durch dessen Aktivierung mittels TNF. So verlängert die Inhibierung des NFkB Signalweges das Zeitintervall zwischen p53 Pulsen, was sich auch in der Expression von p53 Zielgenen wiederspiegelt. Weiterhin konnte in MCF10A Zellen durch Experimente mit verschiedenen Medien-Bedingungen gezeigt werden, dass p53 Dynamiken vor allem durch die Anwesenheit von EGF und Hydrocortison geprägt werden. So führt EGF zu einem pulsierenden p53 Verhalten, während Hydrocortison alleine die p53 Antwort vollständig aufhebt.. Diese Studie macht deutlich, wie wichtig es ist, das Verhältnis von zellulärem Zustand und p53 Antwort systematisch zu untersuchen, um Krebstherapien wirksamer zu machenThe tumor suppressor p53 plays important roles in maintaining cellular homeostasis and in preventing the formation and development of cancer. Previous studies on p53 activation after DNA damage have reported that it shows a series of regular discrete pulses of protein accumulation over time at the single cell level. In this work A549 and MCF10A p53 reporters cell line were used to investigate how p53 dynamics after DNA damage were affected by changes in temperature, by changes in the state of the NFκB pathway and changes in the provided growth factors. Time-lapse florescent microscopy was used to obtain single cell data with high temporal and special resolution at the single cell level. Surprisingly A549 cells treated with γ-irradiation showed higher level of p53 accumulation and increased time between p53 pulses when imaged at 30°C than cells imaged under physiological conditions. Cells imaged at 40°C showed instead higher p53 pulse frequency. P53 target gene expression was also affected by these changes in dynamics. In both A549 and MCF10A cells, p53 dynamics were changed by NFκB pathways inhibition but not activation via TNFα. Upon inhibition of the NFκB pathway the timing between p53 pulses was increased leading to changes also in p53 target genes expression. In MCF10A cells experiments done under different medium conditions proved that p53 dynamic in this cell line was shaped mainly by the presence of EGF and hydrocortisone that are usual components of the media. EGF leads to a more pulsatile p53 behavior while hydrocortisone completely abrogates the p53 response. These discoveries pointed out the need to study more systematically the relationship between the p53 response to a given stress and the cellular state in order to make cancer therapies more effective