Characterisation of the role of ING5

Basavarajaiah, Poornima; Lüscher, Bernhard

doi:1191

Characterisation of the role of ING5

Basavarajaiah, Poornima

2005

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Poornima Basavarajaiah

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2005

UmfangVII, 126 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2005

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Lüscher, Bernhard (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2005-07-06

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-11916
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60076/files/Basavarajaiah_Poornima.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Biowissenschaften, Biologie (frei) ; ING5 (frei) ; p53 (frei) ; cyclin E/CDK2 (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Der Tumor-Suppressor p53 kann, ausgelöst durch geschädigte DNA, die Expression von p21WAF1/CIP1 aktivieren und dadurch die Zellteilung stoppen. Die Zelle erhält hierdurch die Möglichkeit die geschädigte DNA zu reparieren, bevor diese dupliziert und an die Tochterzellen weitergegeben wird. Mehr als 50% der menschlichen Krebserkrankungen resultieren aus Mutationen, die durch den Verlust der schützenden Eigenschaft von p53 angehäuft werden. p21WAF1/CIP1 inhibiert den Cyclin E/CDK2 Komplex und verhindert dadurch den Übergang von der G1- in die S-Phase. Obwohl die Zyklin/CDK Komplexe für das ordnungsgemäße Fortschreiten des Zellzyklus benötigt werden, führt die Überexpression von Zyklin E/CDK2 nur mit geringer Wahrscheinlichkeit zu Brustkrebs. Über den zugrunde liegenden molekularen Mechanismus ist jedoch noch wenig bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war, die Rolle von ING5 in Bezug auf die Zyklin E/CDK2 Aktivität und die Funktion von p53 zu klären. ING5 ist Mitglied der ING-Protein Familie von Wachstumsinhibitoren und wurde in einem Screen für neue Zyklin E/CDK2 Substrate identifiziert. Interaktions-Experimente in vitro und in vivo, sowie Reportergen Assays konnten die Interaktion zwischen ING5 und p53 nachweisen, welche zu einer Verstärkung der durch p53 vermittelten Transaktivierung der Promotoren von p21, bax und mdm2 führte. Durch ausführliche Untersuchung der Interaktions-Domänen konnte eine Bindung zwischen der PH-Domäne von ING5 mit der DNA-Bindungsdomäne von p53 gezeigt werden, was darauf hindeutet, dass ING5 die Interaktion zwischen p53 und MDM2 nicht beeinträchtigt. In MCF-7 Zellen konnte gezeigt werden, dass ING5 in Brustkrebszellen mit einem intakten p53-Signalweg, Apoptose vermitteln kann. Die durch ING5 vermittelte Aktivierung von p53 und des Zelltodes konnte durch überexprimiertes Zyklin E/CDK2 inhibiert werden. In dieser Arbeit wird zum ersten Mal die Interaktion eines Mitgliedes der ING-Familie mit p63 und p73 gezeigt. ING5 interagiert in vitro und in vivo mit p63 und p73 und moduliert die durch p63 und p73 vermittelte Transaktivierung von bax, p21 und pig3. Während die Fähigkeit von p53 den Eintritt in die S-Phase zu verhindern durch zellulären Stress ausgelöst wird und durch die Aktivierung des CKI p21, welcher wiederum die Aktivität der Zyklin/CDK Komplexe beeinflusst, vermittelt wird, liefert die Identifizierung von ING5 ein erstes Beispiel für eine gegenläufige regulatorische Beziehung zwischen p53 und der Aktivität der CDK. Die Resultate dieser Arbeit deuten auf einen positiven ôfeed back loopö in dem molekularen Netzwerk zwischen ING5-p53-p21-Zyklin E/CDK2 hin. Wodurch ING5 eine wichtige rolle in der therapie von Krebsarten mit intaktem p53-Signalweg spielen könnte.

The tumour suppressor protein p53 stops cell division by activating the expression of p21WAF1/CIP1, whenever it senses that a cells DNA is damaged. Thus, giving the cell a chance to repair the damaged DNA before its errors are duplicated and passed onto daughter cells. When p53 is mutated, it loses its protective function. This allows mutations to accumulate in other genes and leads to more than 50% of all human cancers. p21WAF1/CIP1 inhibits cyclin E/CDK2 complexes to prevent G1-S progression of cell cycle. Though the cyclin/CDK complexes are required for the orderly progression of the cell cycle, overexpression of cyclin E/CDK2 has been reported to lead to poor prognosis in breast cancer. The molecular mechanism underlying this is poorly understood. The current investigation was undertaken to elucidate the role of ING5, in relation to cyclin E/CDK2 activity and p53 function. ING5, which was identified in a novel approach for screening the substrates of cyclin E/CDK2 is a member of the ING family of proteins that inhibit growth. The in vitro and in vivo interaction experiments and the reporter gene assays demonstrate that ING5 interacts with p53 to strongly activate p53-mediated transactivation of the promoters of the p21, bax and mdm2 genes. The extensive mapping of their interaction domains showed that the PH domain of ING5 interacts with the DNA binding domain of p53 indicating that ING5 does not interfere with p53-MDM2 interaction. ING5 mediates apoptosis of breast cancer cells with an intact p53 pathway as demonstrated in MCF-7 cells. It was observed that overexpression of cyclin E/CDK2 negatively regulated ING5-mediated activation of p53 and apoptosis. This work for the first time also illustrates a member of the ING family to be interacting with p63 and p73. ING5 interacts with p63 and p73 both in vitro and in vivo to differentially modulate p63 and p73-mediated transactivation of bax, p21 and pig3 genes. While one important function of p53 is to prevent S phase entry in response to cellular stress by activating the CKI p21, which interferes with the activities of the cyclin /CDKs, the identification of ING5 provides the first example of a reverse regulatory relationship between p53 and CDK activity. The findings suggest that the molecular network of ING5-p53-p21-cyclin E/CDK2 is an example of a positive feed back loop. Therefore ING5 could be useful in therapies for treating cancers with an intact p53 pathway.

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