MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt A
Zell- und Tumorbiologie Übersicht
In der Abteilung Molekularbiologie der Zelle I werden
Untersuchungen zum Mechanismus der signalabhängigen
Genexpression durchgeführt, die der Wirkung nukleärer
Rezeptoren sowie der Proteine der CREB Familie zugrunde
liegen. Um die Funktion dieser regulatorischen Proteine in
der Entwicklung und Physiologie verstehen zu lernen,
wurden die Gene für diese Proteine in der Keimbahn und
in ausgewählten Zellen und Geweben gezielt zerstört und
die Auswirkungen dieser Mutationen auf die Differenzierung
und physiologischen Vorgänge analysiert. Die Zielgene
dieser signalabhänigen Transkriptionsfaktoren werden unter
Einsatz von DNA-Chips bestimmt, um die Funktion dieser
regulatorischen Proteine molekular zu charakterisieren.
Von einem Vergleich der Expressionsmuster in normalen
Mäusen und in Mutanten werden wichtige Einblicke in die
Rolle dieser regulatorischen Proteine in Abhängigkeit von
Differenzierung und Entwicklung erwartet.
In der Abteilung Molekularbiologie der Zelle II werden
Untersuchungen zum molekularen Mechanismus der Genregulation
in Säugerzellen durchgeführt. Der Schwerpunkt
der Arbeiten liegt auf der Analyse der Prozesse, durch die
extrazelluläre Signale in den Zellkern übertragen werden
und dort die Transkriptionsrate positiv oder negativ beeinflussen.
Dies erfordert die funktionelle Charakterisierung
der am Transkriptionsprozess beteiligten Proteinfaktoren,
die Analyse der Signalübertragungswege, die Genexpression
in Abhängigkeit vom physiologischen Zustand der Zellen
bzw. während des Zellzyklus regulieren sowie die Aufklärung
der Kontrollmechanismen, die Genaktivitäten auf
epigenetischer Ebene steuern. Derartige Untersuchungen
sind die Voraussetzung für das Verständnis der Prozesse,
die kontrollierte Genexpression außer Kraft setzen und somit
ursächlich für maligne Entartung und eine Vielzahl genetischer
Krankheiten verantwortlich sind
Die Zielsetzung der Abteilung Entwicklungsgenetik ist
die Identifizierung und funktionelle Analyse von Tumorsuppressorgenen
bei Drosophila. Die Anwendung der gegenwärtig
verfügbaren molekularen Methoden für die rasche
Isolierung derartiger Gene und von Techniken der
Analyse ihrer Funktion sollen neue Einsichten in die Mechanismen,
die die Zellproliferation steuern, gewähren. Es
konnte gezeigt werden, daß das erste Tumorsuppressorgen,
welches für ein Cytoskelettprotein kodiert, mit nichtmuskulärem
Myosin II interagiert. Beide Proteine sind Komponenten
des Cytoskelettnetzwerkes, welches das gesamte
Cytoplasma der Zellen durchzieht und mit der peripheren
Matrix, die an die Plasmamembran angelagert ist, assoziiert
ist. Ein weiteres Ziel der Abteilung ist die Identifizierung
der anderen Zellbestandteile, die mit den identifizierten
Tumorsuppressorgenen interagieren, um so die
Regulationsmechanismen für die Zellproliferation aufzuklären.
Die Abteilung Molekulare Embryologie beschäftigt sich
mit der Frage, wie die Differenzierung embryonaler Zellen
während der Frühentwicklung der Wirbeltiere reguliert wird,
um zum Verständnis der Grundlagen pathologischer
Zelldifferenzierungsvorgänge beizutragen. Hierzu werden
Entwicklungskontrollgene und die molekularen Netzwerke,
in die sie eingebunden sind, identifiziert und charakterisiert.
Die Abteilung Pathochemie befaßt sich mit folgenden
Aspekten der zellulären Signaltransduktion: (1) Molekulare
Mechanismen und funktionelle sowie strukturelle Konsequenzen
von Proteinphosphorylierung/Dephosphorylierung;
(2) Mechanismen der Katalyse, Regulation und Hemmung
von Proteinkinasen mit dem Ziel der Entwicklung
und Verbesserung klinisch anwendbarer Proteinkinase-
Inhibitoren; (3) Struktur und Dynamik aktuell interessanter
Proteindomänen, speziell die Wechselwirkung des HIV
Glykoproteins 120 (gp 120) mit dem T-Zellrezeptor CD4,
mit dem Ziel, diese zu hemmen. Hier befinden sich HIV-
Hemmstoffe zu therapeutischen Zwecken in Entwicklung.
Die Abteilung Molekulare Biologie der Mitose hat sich
zum Ziel gesetzt, molekulare Mechanismen nachzuweisen,
die den Ablauf von Zellteilungen regeln, ihre Störungen in
Tumoren aufzuklären und neue Wege zur therapeutischen
Hemmung unkontrollierter Zellteilungen zu finden. Die Charakterisierung
deregulierter Gene in Ovarialtumoren soll zur
Identifizierung neuer Tumormarker, Tumorsuppressoren und
therapeutischer Zielmoleküle führen. Zu diagnostischen
Zwecken und zur Suche nach therapeutischen Wirkstoffen
werden hochkomplexe Peptid-Arrays entwickelt. Die
Aufklärung der Transportmechanismen von Makromolekülen
in der Zelle, die auch an der Kontrolle der DNA-Replikation
und der Zellteilung mitwirken, soll zum Verständnis beitragen,
wie Transportdefekte die Entwicklung von Tumoren
fördern und die therapeutische Nutzung der Transportwege
ermöglichen.
Die Untersuchungen der Abteilung Differenzierung und
Carcinogenese konzentrieren sich auf Fragen zum molekularen
Mechanismus der Zell-Zell Interaktion in der normalen
Haut und ihrer Veränderungen im Rahmen der Hautcarcinogenese,
insbesondere zur Tumor-Stroma-Wechselwirkung.
Derzeit stehen in den Karzinogenesestudien molekulargenetische
Analysen zum Mechanismus der
Immortalisierung im Vordergrund, insbesondere die Identifizierung
von Seneszenzgenen sowie Studien zur Rolle der
Telomerase. Im Rahmen der Untersuchungen von Epithel-
Mesenchym-Wechselwirkungen bei der Geweberegeneration
konnte ein neuer Mechanismus wechselseitiger Regulation
über die Induktion parakriner Faktoren aufgezeigt
werden. Die Detailanalyse dieser Steuerungsmechanismen
und ihrer zunehmenden Entgleisung bei der Tumorprogression
soll helfen, das autonome Wachstum von Tumorzellen
in vivo besser verstehen und beinflussen zu können.
An einem von uns entwickelten Hautcarcinogenese-
Modell wird die Wachstumsregulation und Tumor-Stroma-
Wechselwirkung an verschiedenen Tumor-Entwicklungsstadien
an Transplantations- und Zellkultur-Modellen
untersucht. Derzeit im Vordergrund stehen Arbeiten zum
Mechanismus der Tumor-Angiogenese und deren Blockade
als Tumor-therapeutisches Prinzip. Diese neuen Tumortherapieverfahren
sollen in Zusammenarbeit mit anderen
Gruppen und Industriefirmen mechanistisch analysiert und
für den praktischen Einsatz vorbereitet werden.
Das Forschungsprogramm der Abteilung Tumorbiochemie
konzentriert sich auf die molekulare und kinetische Charakterisierung
von Membrantransportern. Die Hemmung dieser
Transporter (MRP-Familie), die für eine Mehrfachresistenz
gegen Zytostatika verantwortlich sind, ist ein wichtiges Ziel
bei der Verbesserung der klinischen Chemotherapie von
Tumoren. Die Produkte von Resistenz-Genen und die Produkte
der MRP-Genfamilie, welche mehrere Konjugat-
Exportpumpen normaler und maligner Zellen umfaßt, werden
nach gezielter Mutagenese mit zellbiologischen und
transportkinetischen Methoden untersucht. Die Klonierung,
Expression und funktionelle Charakterisierung von Membran-
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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