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Role of hypoxia and hypoxia inducible factors (HIFs) in cells of Ewing’s Sarcoma Family Tumors
Stephan Niedan
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Heinrich Kovar
DOI
10.25365/thesis.3878
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29647.35796.497753-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Ewing’s Sarcoma Family Tumors (ESFT) sind die am zweithäufigsten auftretenden Knochen- und Weichteil-tumore bei Kindern und Jugendlichen. ESFT sind äußerst aggressive und stark metastasierende Tumore, welche durch chromosomale Translokationen zwischen dem EWSR1 Gen sowie Genen der Familie der ETS Transkriptions-Faktoren charakterisiert sind. Die am häufigsten auftretende Translokation t(11;22)(q24;q12) umfasst die Fusion des EWSR1 Gens mit dem Fli1 Gen und tritt in 80-85% der Fälle auf. Interessanterweise sind viele Eigenschaften der ESFT generell typisch für hypoxische Tumoren. Dazu zählt eine erhöhte Tumor-Aggressivität, die mit hohem Metastasierungspotential und einer damit verbundenen schlechten Prognose einhergeht. Viele solide Tumore sind hypoxisch und reagieren auf diese Bedingungen hauptsächlich mit der Regulation des hypoxia inducible factors-1α (HIF-1α). Da die Rolle von Hypoxie und im Speziellen von HIF-1α in der Bösartigkeit von Ewing Sarkomen noch weitestgehend unbekannt ist, wurde die Rolle der hypoxia inducible factors in ESFT Zelllinien untersucht. Um HIF-1α zu induzieren wurden die Zelllinien TC252 und SK-N-MC sowohl mit Cobalt Chlorid als auch mit Desferrioxamin behandelt, welche anerkannter Weise den Zustand der Hypoxie imitieren. Tatsächlich konnte HIF-1α, sowohl in einer Konzentrations- als auch in einer Zeit-abhängigen Art und Weise, nachgewiesen werden. Interessanterweise, wurde nicht nur HIF-1α, sondern auch EWS-Fli1 induziert. Da EWS-Fli1 als möglicher therapeutischer Angriffspunkt in ESFT gilt, wurde im Folgenden untersucht, ob der erhöhte EWS-Fli1 Level von HIF-1α abhängig oder unabhängig ist. Hierfür wurden einerseits sowohl Wildtyp HIF-1α als auch mutiertes HIF-1α, welches eine P564A und N803A Mutation in der (oxygen degradation domain) trägt, über- exprimiert, andererseits wurde HIF-1α durch Verwendung von shRNA gezielt ausgeschaltet. Beide Experimente zeigten, dass EWS-Fli1 Protein in einer HIF-1α abhängigen Art und Weise reguliert wurde, die EWS-Fli1-mRNA hingegen blieb unverändert. Um festzustellen, ob Hypoxie funktionelle Konsequenzen zur Folge hat, wurde sowohl Proliferation, Migration, als auch das Invasions-Potential von ESFT Zelllinien untersucht. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass das Invasions-Potential durch Hypoxie erhöht wurde, während keine Unterschiede im Proliferation- und Migration- Verhalten nachweisbar waren.
Abstract
(Englisch)
Ewing’s Sarcoma Family Tumors (ESFT) are the second most common malignancy of children and young adults that affect mostly soft tissue and solid bone. ESFT are very aggressive and highly metastatic, and are characterized by chromosomal translocations involving the EWSR1 gene and several ETS transcription factor genes. The most frequently observed translocation, t(11;22)(q24;q12), results in the fusion of portions of the EWSR1 gene with the Fli1 (Friend leukemia integration site 1) transcription factor gene, and is observed in 80-85% of all cases.
Interestingly, many attributes of ESFT are typically associated with hypoxia in many tumor entities and linked to high metastatic potential and bad prognosis. Solid tumors have been shown to respond to hypoxia mainly via hypoxia inducible factor- 1α (HIF-1α). Since the role of hypoxia and especially the contribution of HIF-1α to the aggressiveness of ESFT remain unknown, we aimed at clarifying the role of hypoxia inducible factors in ESFT cell lines.
For that purpose, we first checked whether HIF-1α can be induced in the ESFT cell lines TC252 and SK-N-MC by using the canonical hypoxia mimetics cobalt chloride (CoCl2) and Desferrioxamine (DFX). We showed that HIF-1α was induced both in a dose- and time-dependent manner. Notably, increased HIF-1α protein levels were accompanied by elevated EWS-Fli1 levels, indicating that hypoxia might regulate EWS-Fli1 which is discussed as a possible therapeutic target in ESFT. To reveal, whether this finding was HIF-1α dependent or independent, we first over-expressed either a wild-type version of HIF-1α or a mutant version, baring the P564A and N803A mutations within the oxygen degradation domain. Secondly, we performed knockdown studies using shRNA targeting HIF-1α. Both experiments revealed that EWS-Fli1 protein is regulated in a HIF-1α dependent manner, whereas EWS-Fli1 mRNA levels remained unchanged. To analyse whether hypoxia has any functional consequence on ESFT cell lines in vitro we further performed proliferation, migration and invasion assays. The latter clearly showed that hypoxia enhances the invasive capability of ESFT cell lines whereas no significant effect on proliferation and migration was observed.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Ewing Sarcoma Family Tumors (ESFT) EWS-Fli1 hypoxia HIF-1α induction proliferation migration invasion
Schlagwörter
(Deutsch)
Ewing Sarcoma Family Tumors (ESFT) EWS-Fli1 Hypoxie HIF-1α Induktion Proliferation Migration Invasion
Autor*innen
Stephan Niedan
Haupttitel (Englisch)
Role of hypoxia and hypoxia inducible factors (HIFs) in cells of Ewing’s Sarcoma Family Tumors
Paralleltitel (Deutsch)
Die Rolle von Hypoxie und Hypoxie induzierbaren Faktoren (HIFs) in Zellen von Ewing's Sarcoma Family Tumors
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
82 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Heinrich Kovar
Klassifikation
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.30 Naturwissenschaften in Beziehung zu anderen Fachgebieten
AC Nummer
AC08030887
Utheses ID
3417
Studienkennzahl
UA | 490 | | |