Die Rolle von p53 in der zellulären Antwort auf Natriumselenit und Selenomethionin

Für das Spurenelement Selen wird eine chemopräventive Wirkung postuliert, wobei die Ergebnisse epidemiologischer Studien hierzu nicht konsistent sind. Neben den antioxidativen Eigenschaften des Selens als Bestandteil von Selenoproteinen, wie der Glutathion-Peroxidase, besteht ein diskutierter Mechanismus in der Zinkfreisetzung aus Metallothionein durch die Oxidation von Thiolen. Damit wird jedoch auch die oxidative Freisetzung von Zink aus anderen zinkbindenden Strukturen, wie sie in Transkriptionsfaktoren, DNA-Reparaturproteinen und Tumorsuppressorproteinen zu finden sind, denkbar. Daraus könnte eine Schädigung von Proteinen resultieren, welche bedeutend für die Erhaltung der genomischen Stabilität sind. Daher wurde in dieser Arbeit der Einfluss von Natriumselenit und Selenomethionin auf das Tumorsuppressorprotein p53 sowie p53-abhängige zelluläre Effekte untersucht. P53 koordiniert in seiner DNA-Bindungsdomäne ein Zinkion, welche die native Konformation stabilisiert. In einem subzellulären Testsystem führte die reduzierbare Selenverbindung Natriumselenit zu einer Entfaltung des nativen p53, welche auf einer oxidativen Zinkfreisetzung beruhen könnte. Im Gegensatz dazu übte das vollständig reduzierte Selenomethionin keinen Einfluss auf die native Konformation aus. In der Zelle würde die Konformationsänderung zu einer Inaktivierung des Transkriptionsfaktors und damit zu einer gehemmten Expression von Genen führen, die nach DNA-Schädigung die Zellzykluskontrolle, DNA-Reparatur und Apoptose einleiten. Die Integrität dieser zellulären Schutzmechanismen wurde deshalb in p53-profizienten und p53-defizienten HCT116 Zellen verglichen. Dabei zeigte sich, dass die zelluläre Antwort nach Inkubation mit Natriumselenit stark p53-abhängig war. So reagierten die p53-profizienten Zellen sensitiver auf Natriumselenit als die p53-defizienten Zellen. Einhergehend mit der zytotoxischen Wirkung wurde nur in der p53-profizienten Zelllinie die Zellzykluskontrolle eingeleitet. Dies zeigte sich in Form eines G1-Phase-Arrests und der Induktion von p21. Daneben wurden p53-abhängig apoptotische Prozesse in Gang gesetzt, wie die Induktion von Bax, die Kernlokalisation von AIF und die Fragmentierung der DNA, die über die Bestimmung der Population im SubG1-Bereich ermittelt wurde. Zudem führte die Inkubation mit Natriumselenit bis in vergleichsweise hohe Konzentrationen in den p53-profizienten Zellen nicht zur Akkumulation von oxidativen DNA-Schäden, während in Abwesenheit von p53 bereits in nicht-zytotoxischen Konzentrationen vermehrt DNA-Strangbrüchen auftraten. Analysen zum Expressionsmuster von Genen der Basenexzisionsreparatur konnten die differierende Reparaturkapazität der beiden Zelllinien nicht klären. Erstaunlicherweise wurden Gene der Nukleotidexzisionsreparatur durch Natriumselenit p53-abhängig induziert. Dies könnte auf „Back up“-Mechanismen zwischen den beiden Reparaturwegen hinweisen. Im Vergleich dazu waren sowohl die von Selenomethionin hervorgerufenen Reaktionen als auch die induzierten DNA-Schäden weitestgehend unabhängig vom p53-Status der Zelle und traten jeweils erst in sehr viel höheren Konzentrationen als bei Natriumselenit auf. Insgesamt macht diese Arbeit deutlich, dass zwei Selenverbindungen, die in der Ernährung bzw. Nahrungsergänzung von Bedeutung sind, sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die Inaktivierung von p53, zu der Natriumselenit im subzellulären System führte, kam im zellulären System nicht zum Tragen. Vielmehr wurde deutlich, dass p53 eine entscheidende Rolle bei der Schadensantwort der Zelle auf Natriumselenit spielt. Die Akkumulation von DNA-Strangbrüchen in den p53-defizienten Zellen bei gleichzeitiger Proliferation ist bedenklich. Dies könnte sich negativ auf prämalignen und malignen Gewebe auswirken, in denen p53 ein häufig mutiertes Gen darstellt.

Author dc:creator

• Klaus, Viola

Advisor dc:contributor.advisor

• Hartwig, Andrea

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-27848
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2576

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/2873