Cell cycle regulation in the liver : differential functions of E-type cyclins E1 and E2 for G1/S-phase transition and endoreplication in mice

Nevzorova, Yulia; Liedtke, Christian

doi:3183

Cell cycle regulation in the liver : differential functions of E-type cyclins E1 and E2 for G1/S-phase transition and endoreplication in mice = Zellzyklusregulation in der Leber : differentielle Funktionen der E-Cycline E1 und E2 für den G1/S-Phase Übergang und die Endoreplikation in Mäusen

Nevzorova, Yulia

2009

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Yulia Nevzorova

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2009

Umfang95 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Liedtke, Christian (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2009-08-19

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-31831
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/51661/files/3183.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Innere Medizin (mit dem Schwerpunkt Gastroenterologie und Stoffwechselkrankheiten) (531030-2)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Leber (Genormte SW) ; G-0-Phase (Genormte SW) ; Zellzyklus (Genormte SW) ; Cycline (Genormte SW) ; DNS-Synthese (Genormte SW) ; Fibrose (Genormte SW) ; Leberepithelzelle (Genormte SW) ; Proliferation (Genormte SW) ; Biowissenschaften, Biologie (frei) ; liver (frei) ; cell cycle (frei) ; cyclins (frei) ; DNA synthesis (frei) ; fibrosis (frei) ; hepatocytes (frei) ; hepatic stellate cells (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
E-Cycline sind wichtige Zellzyklusregulatoren und steuern die Transition von ruhenden Zellen in die Zellzyklusprogression. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Bedeutung der Cycline E1 und E2 für die Zellzyklusaktivierung ruhender Leberzellen in vivo zu untersuchen. Im Modell der partiellen Hepatektomie (PH) wurde gezeigt, dass eine Deletion von Cyclin E1 zu einer normalen Leberregeneration mit nur leicht verzögertem Beginn der DNA-Synthese führt, dafür aber die Endoreplikation von Hepatozyten blockiert. Im Gegensatz dazu zeigten Cyclin E2-/- Mäuse eine Überexpression von Cyclin E1 und verlängerte cdk2 Kinaseaktivität. Dies führte zu einer früheren und verstärkten DNA Synthese in der Leber und resultierte in einem höheren Ploidiegrad der proliferierenden Hepatozyten aufgrund von erhöhter Endoreplikation. Daher zeigten Cyclin E2-/- Mäuse einen 45% höheren Leber/Körpergewichtsindex im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen nach Leber-regeneration. Zusammenfassend zeigen diese Daten eine neue und unerwartete Rolle für Cyclin E2 als negativer Regulator von Cyclin E1. Die gefundenen, starken Effekte in Cyclin E2-/- Mäusen (verstärkte und verlängerte DNA-Synthese, Hepatomegalie, exzessive Polyploidie) konnten alleine durch die Überexpression von Cyclin E1 in diesen Tieren erklärt werden. Darüber hinaus zeigt diese Arbeit, dass Cyclin E1 für die Endoreplikation in Hepatozyten nach Leberregeneration -, nicht aber für die Initiation der DNA-Synthese essentiell ist. Im zweiten Ziel der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion von E-Cyclinen in der Leberfibrogenese untersucht. Die Überexpression des Proto-Onkogens c-myc in murinen Hepatozyten wurde als ein neues, Cyclin E abhängiges Tiermodell der Leberfibrogenese etabliert. Hepatozyten-spezifische, c-myc transgene Mäuse entwickeln eine Leberfibrose, die durch Ausschalten von Cyclin E1 inhibiert – durch Inaktivierung von Cyclin E2 dagegen verstärkt werden kann. In einem etablierten Modell der CCl4-induzierten Leberfibrose wurde gezeigt, dass Cyclin E1 ein essentieller, pro-fibrotischer Faktor ist, wohingegen Cyclin E2 inhibitorische Funktionen in der frühen Leberfibrogenese wahrnimmt. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit erstmals einen Phänotyp für Cyclin E1 - und Cyclin E2 knockout Mäuse und weist nicht-redundante, individuelle Funktionen beider E-Cycline im Rahmen der Zellzyklusprogression und Endoreplikation nach.

E-type cyclins are important regulators for driving quiescent cells into the cell cycle. The aim of the present study was to investigate the relevance of cyclin E1 and E2 for directing quiescent hepatic cells into the cell cycle in vivo. In the partial hepatectomy (PH) model it was shown that cyclin E1-/- deletion results in normal liver regeneration with slight delay of G1/S-phase transition but absent endoreplication in hepatocytes. In contrast, cyclin E2-/- mice showed over-expression of cyclin E1 and prolonged cdk2 kinase activity leading to earlier and sustained DNA synthesis. Higher DNA synthesis in cyclin E2-/- mice did not result in significant more hepatocyte mitosis and proliferation, but was associated with higher polyploidy in the dividing hepatocytes due to endoreplication. Consistently, cyclin E2-/- mice showed a 45% higher liver/body weight ratio compared to WT animals after regeneration as a result of excessive polyploidization. In summary, this data suggests a new and unexpected role for cyclin E2 in repressing cyclin E1 function thus explaining increased S-phase entry and excessive endoreplication of cyclin E2-/- hepatocytes as a result of cyclin E1 over-expression. Moreover, this study demonstrates that cyclin E1 is dispensable for the onset of S-phase, but essential for endoreplication during liver regeneration. The second aim of this study was to investigate a potential contribution of E-type cyclins for liver fibrogenesis. In this context, over-expression of the proto-oncogene c-myc in murine hepatocytes was shown to serve as an interesting new model for liver fibrosis which is dependent on cyclin E1 and E2. Accordingly, alb-myctg mice are prone to spontaneous liver fibrosis which can be inhibited by depletion of cyclin E1, but is even enhanced with a knockout of cyclin E2. In the established animal model of CCl4 – induced liver fibrosis it was demonstrated that cyclin E1 is an essential pro-fibrotic factor, whereas Cyclin E2 provides inhibitory functions on the early onset of liver fibrogenesis. In summary, this study shows for the first time a phenotype for cyclin E1 and E2 knockout mice and provides evidence for non-redundant, individual functions of both E-type cyclins during cell cycle progression and endoreplication.

Fulltext:
PDF