Participation of posttranscriptional control in the Expression of the transcription factor Achaete-scute complex homolog 1 (ASCL1)

Der bHLH-Transkriptionsfaktor Achaete-Scute Homolog-1 (ASCL1, hASH1) hat eine wichtige Funktion während der neuronalen Entwicklung. Er ist von Bedeutung für die Differenzierung bzw. die Subtypspezifizierung von neuronalen Zellen. Jedoch ist über seine direkte Regulation wenig bekannt. In silico-Analysen offenbarten konservierte Bereiche sowie putative cis-Elemente in den überdurchschnittlich langen untranslatierten Regionen (UTRs) der hASH1-mRNA und legten ein Mitwirken von posttranskriptionellen Mechanismen bei der hASH1-Regulation nahe. Diese Mechanismen sollten in dieser Arbeit genauer untersucht werden. Hierbei traten zwei verschiedene posttranskriptionelle Regulationsmechanismen zutage. Unter Stimulierung mit Phorbol-12-myristat-13-acetat (PMA) wird hASH1 in der humanen Neuroblastom-Zelllinie Kelly herabreguliert. Dabei geht der anfängliche schnelle hASH1-Abfall auf eine Destabilisierung seiner mRNA zurück. Später übernimmt eine transkriptionelle Reprimierung die Hemmung von hASH1. Insbesondere bei der Vermittlung des posttranskriptionellen Einflusses scheint dabei Proteinkinase C (PKC) involviert zu sein. Auch unter Hypoxie konnte eine Herabregulation von hASH1 in Kelly-Zellen beobachtet werden. Diese kommt jedoch vornehmlich durch eine Inhibition der Translation zustande. Beide hASH1-UTRs konnten jeweils für sich allein den Hypoxie-Effekt vermitteln, wobei wohl drei Differenzierungskontroll-Elemente (DICE) für den Hypoxie-Einfluss auf die 3´-UTR der hASH1-mRNA verantwortlich sind. Bekannte Bindungsproteine für dieses Motiv sind das heterogene nukleäre Ribonukleoprotein E1 (hnRNP-E1) und das heterogene nukleäre Ribonukleoprotein K (hnRNP-K), welche schon mit der Stilllegung der Translation von bestimmten mRNAs beschrieben wurden. Diese reversible translationale Stilllegung von hASH1 ist möglicherweise ein Anzeichen bzw. Bedingung dafür, dass die Neuroblastomzellen in einen unreiferen Zustand wechseln, welcher bei Tumorzellen mit einer stärkeren Ausprägung unerwünschter Eigenschaften, wie beispielsweise erhöhter Überlebensrate und verbesserten Migrationseigenschaften der Zellen, einhergeht.The bHLH transcription factor Achaete-scute complex homolog 1 (ASCL1, hASH1) plays an important role during neuronal development. It is involved in differentiation and subtype specification of neurons. However, knowledge about its regulation is sparse. An in silico analysis revealed conserved regions as well as putative cis-elements in its higher-than-average long untranslated regions (UTRs). This suggests a participation of posttranscriptional mechanisms in hASH1 regulation. The examination of this topic was the aim of this study. Two different mechanisms of posttranscriptional control were shown to be involved in the regulation of hASH1. Under phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) administration, hASH1 is down-regulated in the human neuroblastoma cell line Kelly. At first, the rapid, strong down-regulation is caused by a destabilization of its mRNA. Under prolonged treatment, this down-regulation results from transcriptional repression. Protein kinase C (PKC) seems to be particularly involved in the posttranscriptional down-regulation of hASH1. A down-regulation of hASH1 in Kelly cells was also observed under hypoxic conditions. But in this case, an inhibition of the translation of the hASH1 mRNA was mainly responsible for this decline. Both hASH1 UTRs were able to down-regulate hASH1 under hypoxia. Three differentiation control elements (DICE) appear to be responsible for the influence of the 3´-UTR. Known binding proteins of DICE are heterogeneous nuclear ribonucleoprotein E1 (hnRNP-E1) and heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (hnRNP-K), which were previously shown to cause translational arrest of certain mRNAs. This reversible arrest of hASH1 could be a prerequisite for neuroblastoma cells to acquire a less differentiated state, which is accompanied by better survival rates or improved migratory abilities that are characteristics of aggressive neuroblastomas