Charakterisierung von Ionenkanälen der ether-á-go-go-Familie

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Beschreibung

Der ektopen Expression des ether-à-go-go-Kanals des Menschen (hEAG1) außerhalb des Zentralnervensystems wird onkogenes Potential zugeschrieben. Dieser spannungsabhängige Kaliumkanal, der in zahlreichen Krebszelllinien und Tumoren unterschiedlichen Ursprungs nachgewiesen werden konnte, erhöht die Proliferationsrate von Zellen und bewirkt einen Verlust der Kontaktinhibition. Ausserdem verändern sich die biophysikalischen Eigenschaften des hEAG1-Kanals in Abhängigkeit vom Zellzyklus. Während diese Änderungen der Kanaleigenschaften gut dokumentiert sind, sind viele Fragen zum Einfluss des hEAG1-Kanals auf die Wachstumseigenschaften von Zellen offen. Daher sollte in der vorliegenden Arbeit mittels molekularbiologischer und zellbiologischer Methoden dieser Zusammenhang genauer untersucht werden. Um die Grundlage der pathogenetisch bedeutsamen Fehlregulation in Krebszellen aufzuklären, sollte zunächst die Struktur des heag1-Gens analysiert und dessen Promotorbereich identifiziert werden. Durch Analyse von genomischen und cDNA?Sequenzen gelang es die Exon-Intron-Struktur des heag1-Gens zu ermitteln. Das heag1-Gen ist auf dem langen Arm von Chromosom 1 lokalisiert (1q32.1-32.3) und in 11 Exone unterteilt, deren Größe zwischen 79 bp und 858 bp variiert. Der intronische Bereich dieses Gens umfasst eine Länge von 450 kb. Durch PCR-basierte Methoden konnte ein 450 bp langes Fragment der 5’?UTR amplifiziert werden. Da mehrere PCR-basierte Methoden zur darüber hinausgehenden Amplifikation der 5’-UTR aufgrund des hohen GC-Gehalts dieser Region scheiterten, wurde eine Cosmidbank mit einer heag1-spezifischen Sonde durchmustert. Dabei wurden sieben positive Klone identifiziert, mit deren weiterer Charakterisierung begonnen wurde. Um zu untersuchen, ob Rekombination oder alternative Prozessierung für die ektope Expression von hEAG1 von Bedeutung sind, wurden Northern-Blot-Analysen verschiedener Krebszelllinien durchgeführt. Dadurch konnte gezeigt werden, dass in Tumorzellen ektop das gleiche, 9 kb lange Transkript gebildet wird, welches auch physiologisch im Zentralnervensystem vorkommt. Da EAG-Kanäle mit dem an der Endozytose beteiligten Protein Epsin interagieren, wurde der Einfluss von hEAG1 auf diesen unter anderem für die Zellproliferation wichtigen Prozess untersucht. Eine Blockierung der EAG-Expression mit antisense-Oligonukleotiden führte dabei durch eine Störung des Recyclings endozytierter Membranrezeptoren zu einer Akkumulation dieser Rezeptoren in intrazellulären Vesikeln. Dies ist der erste Nachweis der direkten Beteiligung eines Kaliumkanals an dem biologisch wichtigen Kreislauf von Membranstrukturen. Mit der Anwendung spezifischer gegen heag1 gerichteter siRNAs gelang es schließlich das Wachstum hEAG1 exprimierender Zellen in heterologen Systemen sowie das Wachstum zahlreicher Tumorzelllinien drastisch zu reduzieren. Durch die Generierung stabiler Zelllinien war es darüber hinaus möglich einen anhaltenden Regulationseffekt durch interferierende RNAs zu erzeugen. Auf diese Weise wurde ein auf RNA-Interferenz basierender Ansatz zur Eindämmung der onkogenen Wirkung der EAG-Kanäle in Tumorzellen etabliert, dessen Weiterentwicklung ein vielversprechendes Ziel zukünftiger Experimente sein sollte.