Control of GAbp Transcription Factor Activity Through Pro-Inflammatory Signalling

Eine systemische Entzündungsreaktion tritt häufig bei einer progressiven Krebserkrankung auf. Die auf den Entzündungsreiz hin aktivierte Immunantwort ist außer Kontrolle geraten und führt zur gravierenden Ausschüttung an proinflammatorischen Zytokinen, z.B. TNF-alpha. Diese dyfunktionale Immunreaktion führt zur Beeinträchtigung von bis dato gesunden Organen, wie z.B. dem Skelettmuskel. Die dem Prozeß der Muskelatrophie zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind insbesondere auf transkriptioneller Ebene weitestgehend unbekannt. Aus diesem Grund wurde ein zellbasierter Screen im Hochdurchsatzverfahren durchgeführt, um jene transkriptionelle Regulatoren zu identifizieren, deren Aktivität sich unter atrophischen Bedingungen verändert. Eine Behandlung von HEK293T Zellen mit TNF-alpha führte zu einer deutlichen Erniedrigung der transkriptionellen Aktivität der DNA-bindenden Komponente des Ets Transkriptions Faktors GAbp, GAbpalpha. Die für die transkriptionelle Aktivität notwendige funktionale Interaktion von GAbpalpha mit der zweiten GAbp Untereinheit, GAbpbeta, war in TNF-alpha behandelten C2C12 Zellen, einer murinen Muskelzelllinie, ebenfalls signifikant reduziert. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß die Dissoziation des transkriptionell aktiven Heterodimers lediglich die minimalen Bindedomänen von GAbpalpha und GAbpbeta benötigt, für TNF-alpha spezifisch ist und über eine intrazellulären Anhäufung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS) erfolgt. Im Muskel wird die Aktivität von GAbp durch den Wachstumsfaktor Neuregulin (NRG) erhöht und führt zur Expression von sub-synaptischen Genen (z.B. epsilon Untereinheit des Acetylcholin-Rezeptors (AChRepsilon), welche für die Innervation des Muskels durch motorische Nervenzellen unerläßlich sind. Die NRG-abhängige Aktivierung des AChRepsilon-Promotors als auch der AChRepsilon-mRNA Expression wurde in Gegenwart von TNF-alpha signifikant eingeschränkt, wobei diese Effekte spezifisch für TNF-alpha waren und über ROS erfolgten. Zudem war die Expression von sub-synaptischen GAbp Zielgenen in einem Mausmodel entzündlicher Tumorkachexie inhibiert. Eine pro-inflammatorische Stimulation von Muskelzellen führt über intrazellulär aktivierte ROS zur Erniedrigung der transkriptionellen Aktivität von GAbp. Die daraus resultierende reduzierte Genexpression von sub-synaptischen GAbp Zielgenen könnte zur Denervation des Muskels führen und somit wesentlich zur Muskelatrophie im Kontext systemischer Entzündungsreaktionen oder des Alterungsprozesses beitragen