Analyse der Zielgene von Notch bei der Regulation von Proliferation und Differenzierung myeloischer Stamm- und Vorläuferzellen

Zelllinienentscheidungen in der Hämatopoese werden eingeleitet und
sind abhängig von der Aktivierung von Transkriptionsfaktoren. Es
ist allerdings bisher nicht geklärt, ob die initiale Aktivierung
früher hämatopoetischer Transkriptionsfaktoren durch bisher
unbekannte extrinsische Signale oder durch ein zellinternes
autonomes Programm erfolgt. Notch Rezeptoren sind evolutionär hoch
konservierte Transmembranrezeptoren, die an der Regulation von
Zelllinienentscheidungen, Differenzierung und Proliferation in
verschiedenen embryonalen und adulten Geweben beteiligt sind. Die
Expression von Notch Rezeptoren auf hämatopoetischen Zellen und der
dazugehörigen Liganden wie Jagged1 auf Knochenmarksstromazellen
deutet auf eine Bedeutung von Notch in der Regulation der
Hämatopoese. Vor Kurzem konnte die Induktion der myeloischen
Differenzierung von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen
durch Notch nachgewiesen werden. Die molekularen Mechanismen dieses
Prozesses sind dabei noch völlig unklar. Darin Einblick zu gewinnen
wurde im Rahmen dieser Doktorarbeit durch die Suche nach Zielgenen
von Notch in der Myelopoese versucht. Dazu wurden die multipotente
myeloische Stammzelllinie FDCP-mix und die granulozytäre
Vorläuferzelllinie 32D mit einem durch Tamoxifen aktivierbarem
Notch als Zellsysteme gewählt. In dieser Arbeit durchgeführte
zytokingesteuerte Differenzierungskinetiken konnten bestätigen,
dass die verwendeten FDCP-mix Zellen während ihrer Differenzierung
in reife Granulozyten, Makrophagen und Erythrozyten auf RNA-Ebene
charakteristische Regulationen von wichtigen myeloischen
Transkriptionsfaktoren, Zytokinrezeptoren sowie
differenzierungsabhängigen Funktionsproteinen durchlaufen. Sie
stellen somit ein optimales Zellsystem zur Analyse von
Notch-Zielgenen in der Myelopoese dar. Mit dem Tamoxifen
induzierbaren System der Notchaktivierung wurden zuerst bekannte,
zentrale Regulationsfaktoren der Myelopoese auf eine Induktion
durch Notch im Northern Blot untersucht. Dabei stellte sich als
entscheidendes Ergebnis sowohl in 32D als auch FDCP-mix Zellen die
direkte, spezifische Induktion des frühen myeloischen
Transkriptionsfaktors PU.1 heraus, von dem bekannt ist, dass er
myeloische Differenzierung initiiert. Außerdem kam es zu einer
indirekten Hochregulation des M-CSF-Rezeptors, der als wichtiges
Zielgen von PU.1 bekannt ist. Diese Ergebnisse zeigen, dass ein
extrinsisches Signal, im Organismus durch den Jagged / Notch
Signalweg vermittelt, zu einer Aktivierung eines frühen
hämatopoetischen Transkriptionsfaktors führt, welcher
Zelllinienentscheidungen in der Hämatopoese bestimmt. In
Zusammenschau mit den biologischen Wirkungen von Notch in der
Hämatopoese weist dies darauf hin, dass extrinsische Mechanismen
eine wichtige Rolle in der Regulation der Hämatopoese spielen
dürften. Durch ein neu zu etablierendes cDNA-Filter
(cDNA-Microarray) Screening-Verfahren konnten dann als weitere
wichtige Zielgene von Notch in der Hämatopoese u.a. der Interferon
Regulatory Factor-1 (IRF-1), der Interleukin1-Rezeptor-Antagonist
(IL1RA), der Tumornekrosefaktor-Rezeptor 2 (TNFR2), sowie c-myc und
myb identifiziert werden.