Analyse der molekularen Mechanismen, die der Rolle von SREBP1 bei der Entwicklung und Progression von Glioblastom-Tumoren zugrunde liegen

Glioblastoma (GB) is the most aggressive malignant adult brain tumour with a median survival rate of only 15 months. GB tumours are characterized by necrotic and hypoxic core, which leads to nutrient deficient areas contributing to invasive, diffuseinfiltrative and angiogenic nature of these tumours. Cells exposed to nutrient deficient conditions and are known to reprogram their metabolism to produce or procure macro molecules from their environment. This makes cancer cells uniquely dependent on transcriptional regulators and a window of opportunity to target them. Sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP1) is a transcriptional regulator of de-novo fatty acid synthesis in cells. The aim of this thesis was to investigate if SREBP1 was involved in restructuring the transcriptional regulation of genes involved in fatty acid biosynthesis upon low serum condition, in mediating interaction with other cell types in the tumour bulk such as endothelial cells, in regulating cancer stem like cells and finally to study its upstream regulation in GB. Global transcriptional analysis on GB cells exposed to low serum conditions revealed that SREBP1 regulated several fatty acid biosynthesis and phospholipid metabolic processes. PLA2G3 was identified as a novel target of SREBP1 in GB that was uniquely regulated in low serum condition. Analysis of total fatty acid and lipid species revealed that loss of SREBP1 in low serum condition changes the proportion of saturated, MUFAs and PUFAs. These changes were not specific to loss of PLA2G3 but as a result of downregulation of many genes regulated by SREBP1 in the fatty acid biosynthetic pathway. Next, treatment of HUVEC’s (endothelial cells) with condition medium from SREBP1-silenced U87 cells inhibited sprouting and tube formation capacity compared to the control condition, emphasizing the role of SREBP1 in angiogenesis and release of signalling mediators. Further, SREBP1 was shown to be important for proliferation of patient derived stem like cells and becomes indispensable for forming neurospheres in long term cultures, indicating its role in maintaining stemness. Also, inhibition of SREBP function by blocking the esterification of cholesterol using inhibitors targeting SOAT1 showed impairment in the viability of GB cells exposed to serum-depleted condition. Overall, SREBP1 plays an important role in maintaining tumour growth in nutrient deficient conditions and help in interaction with tumour microenvironment contributing to the aggressiveness of this tumour and poses itself as an attractive and unique target for GB treatmentDas Glioblastoma (GB) ist der aggressivste bösartige Gehirntumor bei Erwachsenen mit einer medianen Überlebensrate von nur 15 Monaten. GB-Tumore zeichnen sich durch einen nekrotischen und hypoxischen Kern aus, der zu nährstoffarmen Bereichen führt, die zu invasiven, diffus-infiltrierenden und angiogenen Natur dieser Tumore beitragen. Zellen, die einem Nährstoffmangel ausgesetzt sind, sind dafür bekannt, ihren Stoffwechsel umzuprogrammieren, um Makromoleküle zu produzieren oder diese aus ihrer Umgebung zu beziehen. Dies macht Krebszellen in einzigartiger Weise abhängig von Transkriptionsregulatoren und eröffnet die Möglichkeit diese gezielt anzugreifen. Das sterol regulatory element binding protein 1 (SREBP1) ist ein Transkriptionsregulator der de-novo Fettsäuresynthese in Zellen. Das Ziel dieser Arbeit war es zu erforschen, ob SREBP1 an der Umstrukturierung der Transkriptionsregulation der Gene involviert ist, die unter niedrigen Serumbedingungen an der Fettsäurebiosynthese beteiligt sind. Des Weiteren richtete sich die Arbeit darauf, ob SREBP1 die Interaktion mit anderen Zelltypen im Tumor wie den Endothelzellen vermittelt, ob es die stammzellähnlichen Krebszellen reguliert und letztlich, dessen Stromaufwärts-Regulierung in GB zu untersuchen. Eine globale Transkriptionsanalyse von GB-Zellen, die niedrigen Serumbedingungen ausgesetzt waren, ergab, dass SREBP1 mehrere Fettsäurebiosynthese- und Phospholipid-Stoffwechselprozesse reguliert. Dabei wurde PLA2G3 als ein neuartiges Ziel von SREBP1 in GB identifiziert, welches unter geringen Serumbedingungen auf einzigartige Weise reguliert wurde. Die Analyse der gesamten Fettsäure- und Lipidspezies ergab, dass der Verlust von SREBP1 unter niedrigen Serumbedingungen das Verhältnis zwischen gesättigten, MUFAs und PUFAs verändert. Diese Veränderungen waren nicht spezifisch auf den Verlust von PLA2G3 zurückzuführen, sondern eine Folge der Herunterregulierung vieler Gene, die im Fettsäurebiosyntheseweg durch SREBP1 reguliert werden. Als Nächstes zeigte die Behandlung von HUVECs (Endothelzellen) mit dem konditionierten Medium von SREBP1-stillgelegten U87 Zellen, dass die Sprieß- und Röhrenbildungsfähigkeit im Vergleich zur Kontrollbedingung gehemmt war. Dies unterstreicht die Rolle von SREBP1 bei der Angiogenese und der Freisetzung von Signalmediatoren. Außerdem wurde nachgewiesen, dass SREBP1 wichtig für die Proliferation von aus Patienten stammenden stammzellähnlichen Zellen und für die Bildung von Neurosphären in Langzeitkulturen unverzichtbar ist, was auf die Rolle von SREBP1 bei der Aufrechterhaltung der Stammzellfähigkeit hindeutet. Auch die Hemmung der SREBP Funktion durch die Blockierung der Veresterung von Cholesterin mittels SOAT1-Inhibitoren wies eine Beeinträchtigung der Lebensfähigkeit von GB-Zellen auf, die einer serumarmen Bedingung ausgesetzt waren. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass SREBP1 eine wichtige Rolle in der Aufrechterhaltung des Tumorwachstums unter nährstoffarmen Bedingungen und bei der Interaktion mit der Tumormikroumgebung spielt, die zur Aggressivität des Tumors beiträgt und sich somit als ein attraktives und einzigartiges Ziel für die Behandlung von GB darstellt