Molekulargenetische Analysen zum alveolären Rhabdomyosarkom (aRMS): Ein Zellmodell zur Analyse der molekularen Grundlagen der aRMS-Entstehung

Die paralogen Gene Pax3 und Pax7 spielen in der Myogenese und in ihren mutierten Formen bei der Entstehung von Rhabdomyosarkomen eine Schlüsselrolle. Beide Gene kodieren evolutionär stark konservierte Transkriptionsfaktoren und stehen bei der Determinierung von Muskelzellen an der Spitze der Regulationshierarchie. Wird ihre normale Funktion z. B. durch eine spezifische Chromosomentranslokation geändert, entsteht aus diesen Zellen ein alveoläres Rhabdomyosarkom (aRMS). Durch die in aRMS nachgewiesenen Translokationen werden die DNA-bindenden Domänen von PAX3 bzw. PAX7 mit der transkriptionsregulierenden Domäne des FKHR, ebenfalls ein Transkriptionsfaktor, verknüpft. Als Folge dieser Genfusion kommt es zur Expression eines chimären Transkriptionsfaktors, der sehr wahrscheinlich eine Rolle bei der Onkogenese des Rhabdomyosarkoms spielt. Zur Analyse der molekularen Mechanismen der aRMS-Enstehung haben wir ein in vitro- und in vivo-Testsystem entwickelt. Hierzu wurden NIH3T3-Zellen mit PAX7- bzw. PAX7-FKHR-Expressionsvektoren stabil transformiert und entsprechende Zellinien mit ektopischer Expression der entsprechenden Transkriptionsfaktoren etabliert. Die ektopische Expression von PAX7 verlangsamt das Zellwachstum deutlich und führt zur Arretierung der Zellen in der G1-Wachstumsphase. Zusätzlich wird die spontane Differenzierung in adipozyten-ähnliche Zellen vollständig unterdrückt. Die PAX7-FKHR-exprimierenden Zellen zeigen dagegen einen neoplastisch transformierten Phänotyp: Die Zellen verlieren ihre Kontaktinhibierung, bilden große Kolonien im soft-agar-Assay und erlangen die Fähigkeit, Tumoren in immunsupprimierten Mäusen zu bilden. Einige der Eigenschaften, die die PAX7-transformierten Zellen zeigen werden jedoch beibehalten bzw. sogar verstärkt. Offensichtlich ist PAX7 an der negativen Kontrolle des Zellwachstums beteiligt und diese wachstumsinhibierende Eigenschaft kann von dem chimären PAX7-FKHR-Transkriptionsfaktor nicht mehr wahrgenommen werden, sodaß es zur malignen Transformation der Zelle kommt.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Europäische Gemeinschaft, Volkswagen-Stiftung, Innovative Medizinische Forschung (IMF)

Beteiligte Wissenschaftler:

PD Dr. B. Dworniczak, Prof. Dr. J. Horst, Dr. E. Vorobyov, Dipl. Biol. A. Jülich

Veröffentlichungen:

Vorobyov, E., I. Mertsalov, B. Dockhorn-Dworniczak, B. Dworniczak, J. Horst: The genomic organization and full coding region of the human PAX7 gene. Genomics 45:168-174, 1997