MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt A
Zell- und Tumorbiologie
(coniunctiones laminosae): Zellverbindungen mit relativ
breiten bänderförmigen Membrankontakten, die sich im
Querschnitt als pentalaminar mit einer elektronendichten
Mittellamelle darstellen. (b) “Sandwich Junctions” (iuncturae
structae): Zellverbindungen mit einer ca. 10-30 nm breiten
dichten Lamina zwischen den beiden Membranen. (c)
“Cross-Bridged Cell Walls” (“parietes transtillati”): Zellverbindungen
mit einem deutlichen inter-membranösen Abstand,
der durch zahlreiche stäbchenförmige Strukturelemente
überbrückt wird. All diese Strukturen kommen
vielfach auch in wechselnder Abfolge vor und füllen in der
Regel die Membranbereiche zwischen den Desmosomen.
Elektronenoptisch erinnern die neuen TJ-Strukturen teilweise
an andere Zell-Zell-Verbindungselemente, wie z.B.
an “Gap Junctions” [38]. Nur der heute mögliche immunhistochemische
Nachweis von TJ-Proteinen (und das Fehlen
von Connexinen) berechtigt jetzt die Zuordnung zu
den TJ-Zellverbindungen. Obwohl ihre Zahl sehr groß ist
und in manchen Epithelien nahezu die der Desmosomen
erreicht, wurden sie in der Vergangenheit offenbar meistens
übersehen oder eben den “gap junctions” zugeordnet.
Unsere Ergebnisse zeigen, daß TJ und TJ-verwandte
Strukturen Bestandteil der Barriere aller geschichteten
Epithelien, einschließlich der Epidermis, sind. In weiteren
Untersuchungen wurden ebenfalls Carcinome, die von stratifizierten
Epithelien ausgehen - Plattenepithelcarcinome -
eingeschlossen ([40]; s. Kap. V.).
Ferner wurden Aspekte der lipidvermittelten epidermalen
Barriere an FATP4-defizienten Mäusen untersucht. Die Mäuse
sterben an einem starken Wasserverlust kurz nach der
Geburt. Die Haut zeugt dabei dramatische Veränderungen
in den obersten Schichten [23].
Unter einem ähnlichen Aspekt stehen die Ergebnisse zur
Regulation des Corneodesmosin Gens. Hierbei konnte gezeigt
werden, daß ein Teil des Promotors dieses Gens die
Expression im Haarfollikel, aber nicht in der interfollikulären
Epidermis reguliert [63].
IV. “Dual Location”-Proteine
Neuere Studien über die subzelluläre Verteilung von Zell-
Zell-Verbindungsproteinen haben gezeigt, dass eine Reihe
solcher Proteine auch im Kern zu finden sind. Diese Lokalisation
im Kern und Zell-Zell-Verbindungsplaque impliziert,
daß diese Proteine neben ihrer adhäsiven Funktion im Plaque
auch eine direkte Rolle in Kernprozessen spielen, und so
möglicherweise Signale von der Membran in den Kern transferieren.
Hierbei muss jedoch zwischen einer transienten
Anhäufung im Kern in bestimmten Stadien des Zellzyklus
oder der Differenzierung und einer konstitutiven Lokalisation
im Kern und an Zellverbindungen unterschieden werden.
So wurde für die die desmosomalen Plakophiline (PKP1-
PKP3) und das „tight junction“ Protein Symplekin eine duale
konstitutive Lokalisation in Kern und Cytoplasma beobachtet.
In löslichen Zellextrakten konnten die Plakophiline
PKP1–3 in Partikeln von 30–35 S und 50–60 S nachgewiesen
werden. Die PKP2-Komplexe waren in Immunselektions-
Experimenten mit Untereinheiten der RNA-Polymerase III
assoziiert. Die Interaktion von PKP2 mit RNA-Polymerase
III Untereinheiten, auch in in vitro Bindungstests, und der
Nachweis von PKP2 im RNA-Polymerase III Holoenzym legen
eine Beteiligung von PKP2 an der RNA-Polymerase IIIabhängigen
Transkription nahe (Mertens et al., 2001, Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 98, 7795-7800). Für das Protein Symplekin,
das im Kern und in „Tight Junctions“ lokalisiert, konnten,
unter Benutzung des biologischen Systems der
Abteilung A010
Zellbiologie
Xenopus laevis Oocyten, neuartige Symplekin enthaltende
Proteinkomplexe im Karyo- und Cytoplasma identifiziert
werden. Symplekin war in beiden Extrakten mit Untereinheiten
des „Cleavage and Polyadenylation Factors“ (CPSF)
assoziiert. Diese Befunde implizieren eine Beteiligung von
Symplekin an den beiden zellulären Vorgängen, 3’-Ende
Prozessierung von prä-mRNA im Kern und regulierter
Polyadenylierung im Cytoplasma.
V. Cytoskelett-Proteine und Zell-Zell Verbindungsproteine
als Zelldifferenzierungsmerkmale in der
Tumordiagnostik
Antikörper gegen bestimmte Cytoskelett-Proteine werden
heute weltweit zur Unterstützung der histologischen
Zelltyp- und Differenzierungsgrad-Ansprache in der pathologischen
Diagnostik eingesetzt [32, 42]. Nach Ergebnissen,
die zur Aufklärung einer genetisch bedingten Haarerkrankung
durch Mutation eines Haarkeratins führten, sind die
Ergebnisse der Expression der Typ I- und Typ II-Haarkeratine,
von CK6hf und von Ck6irs1-4 Bestandteil laufender
Untersuchungen zur Charakterisierung und Diagnose
trichocytärer Tumoren (z.B. Pilomatricom; [61]) und anderer
Tumoren der Haut sowie weiterer genetische bedingter
Erkrankungen der Haut (z.B. „Loose Anagen Syndrome“,
[5]; Pseudofolliculitis barbae, [71]). Ferner wird
die ektopische Expression von Haarkeratinen und den neuen
Cytokeratinen in Plattenepithelcarcinomen und Teratomen
untersucht (zusammen mit Prof. Dr. Roland Moll, Klinisches
Zentrum für Pathologie, Universität Marburg).
Plattenepithelcarcinome gehen von neoplastisch transformierten
Zellen geschichteter Epithelien aus. Deshalb sind
Untersuchungen der Zell-Zell-Verbindungen solcher Tumoren
für die Charakterisierung des Tumors, seines Differenzierungsstatus
und insbesondere der Eigenschaften seines
Barrieresystems von großer Bedeutung. Dieses nimmt wahrscheinlich
bedeutsamen Einfluss auf die Diffusion von Substanzen
während des Tumorwachstums und somit sicherlich
auch auf die Penetration von Pharmaka (z.B. Cytostatika)
während der Tumorbehandlung. Dies ist auch für die Auswahl
von Substanzen, die die Barriere innerhalb eines Tumors
überwinden müssen, wichtig. In ersten Untersuchungen
konnten wir ein Barrieresystem in Plattenepithelcarcinomen
nachweisen, das vergleichbar dem der normalen
stratifizierten Epithelien ist und somit in Bezug auf die Diffusion
unterschiedliche Tumorareale begründet [40]. Diese
Studien werden nun auf weitere und insbesondere auf
unterschiedlich hoch differenzierte Carcinome ausgeweitet.
Struktur und Funktion des Nukleolus und
anderer Substrukturen des Zellkerns
M.S. Schmidt-Zachmann
In Zusammenarbeit mit: R. Benavente, M.-C. Dabauvalle,
Theodor-Boveri-Institut für Biowissenschaften, Universität
Würzburg; J. Gall, Carnegie Institution, Baltimore, USA; A.
Krämer, Universität Genf, Schweiz; Michael Stoehr, A016, DKFZ;
M. Schnölzer, B100; DKFZ.
Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen eukaryotischer
Zellen ließen schon früh erkennen, dass der
Zellkern eine ganze Reihe distinkter Substrukturen („Kernbodies“)
enthält. Während in den letzten Jahren gezeigt
werden konnte, dass diese Kernbodies eine für den jeweiligen
Subtyp charakteristische biochemische Zusammensetzung
aufweisen, sind ihre biologischen Funktionen noch
weitestgehend unbekannt. Das besondere Interesse an
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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