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Zink-induzierte Signaltransduktion innerhalb des MAPK-Signalweges in unterschiedlichen Differenzierungsstadien humaner CaCo2-Zellen

Elena Ponath

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Manfred Hüttinger

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DOI

10.25365/thesis.5186

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29320.40395.907660-9

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Zink ist ein wichtiger Bestandteil der menschlichen Ernährung und erfüllt auf Protein- und DNA-Ebene viele biologische Funktionen. Es hat weiters die Eigenschaft eines Signalmoleküls und kann über Enzymkaskaden Signale vom Extrazellulärraum bis in den Zellkern vermitteln. Die hier durchgeführten Untersuchungen geben Aufschluss über seine Rolle als Aktivator des Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK) Signaltransduktionsweges, über den Zellzyklusvorgänge gesteuert werden. Auf diese Weise können Zellen auf äußere Reize reagieren. Anhand der Dickdarmkrebszelllinie CaCo2 konnte gezeigt werden, dass die Höhe der extrazellulären Zinkkonzentration und die Dauer der Exposition mit Zink einen Einfluss auf die Zelladhäsion haben. Zinkkonzentrationen im Bereich bis 100μM ZnCl2 haben auch bei Langzeitinkubationen keinerlei toxische Auswirkungen auf die Zellen, während höhere Zinkkonzentrationen Mechanismen in Gang setzen, welche eine Veränderung der Zellmorphologie verursachen und den apoptotischen und/oder nekrotischen Zelltod auslösen. Die Zinkinkubationen wurden anhand von zwei Differenzierungsstadien der CaCo2-Zellen getestet. Dabei ergaben sich Unterschiede, welche durch die höhere Zinktoleranz von differenzierten gegenüber undifferenzierten CaCo2-Zellen bedingt waren. Die Auswirkungen von Zink auf das Zellgeschehen wurden durch den Grad der Stimulierung der Signalkinasen pERK1/2 sowie p-p38 mittels der Western Blot Methode bestimmt. Anhand von Adhäsionsversuchen mit Kristallviolett konnte demonstriert werden, dass es mit zunehmender Konzentration an Zink zu einer Loslösung der Zellen vom Zellverband und einer verminderten Adhäsion an der Unterlage kommt. Die Untersuchungen bestätigen die Aktivierung des MAPK-Signalweges durch Zink. Dies ist von physiologischer Relevanz, da Zink in niedrigen Dosierungen essentiell für diverse Funktionen im Körper ist, jedoch in überhöhter Konzentration am negativen Verlauf von vielen Krankheiten beteiligt ist.

Abstract

(Englisch)

Zinc is an essential component of nutrition and fulfils various biological functions on the protein and DNA-level. Besides it acts as a signal molecule and mediates signals from the extracellular space to the nucleus via enzyme cascades. The analyses shown here give information about its role as activator of the Mitogen Activated Protein Kinase (MAPK) pathway, which regulates cell processes. In the context of this work CaCo2 cells, representatives of a cancerous colon cell line, were applied in order to show that the amount of extracellular zinc and the period of incubation have an effect on cell viability. Zinc concentrations in the range of 100μM ZnCl2 at long-time incubations do not have toxic effects on the cells, while high zinc concentrations produce effects that induce changes in cell morphology and initiate the apoptotic and/or necrotic cell death. The analyses were conducted using CaCo2 cells in two differentiation states. Results showed that differentiated cells have a higher zinc tolerance than undifferentiated cells. The effects of zinc on cellular events were demonstrated by the Western Blot method, in particular by the stimulation level of the signal kinases pERK1, pERK2 and p-p38. Experiments with Crystal violet showed a dissociation of single cells from the monolayer and a decreased adhesion with increasing zinc concentrations. The analyses demonstrate the activation of the MAPK pathway through zinc. These findings have a physiologic relevance, since zinc in low doses is essential for diverse bodily functions, however, excessive concentrations of zinc contribute to the floridity of various diseases.

Autor*innen

Elena Ponath

Haupttitel (Deutsch)

Zink-induzierte Signaltransduktion innerhalb des MAPK-Signalweges in unterschiedlichen Differenzierungsstadien humaner CaCo2-Zellen

Paralleltitel (Englisch)

Zinc-induced signaltransduction within the MAPK signalling pathway in two states of differentiation of humane CaCo2 cells

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

X, 78 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Manfred Hüttinger

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften

AC Nummer

AC07696996

Utheses ID

4636

Studienkennzahl

UA | 474 | | |

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