Förderprojekt 2006

Expressionsstudien zur Identifikation und Charakterisierung krankheits- und stadienspezifischer Transkriptionssignaturen humaner endogener Retroviren (HERV) in Leukämien mittels eines proprietären DNA-Chips

Autor: O. Frank, Medizinische Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg; aus dem Rundbrief Nr. 11.

Humane endogene Retroviren (HERV) sind normale Bestandteile des menschlichen Genoms und als Relikte früherer Keimbahninfektionen durch exogene Retroviren anzusehen. Das für diese Viren namensgebende, da für ihren Lebenszyklus entscheidende, Enzym Reverse Transkriptase (RT) wird dabei vom sogenannten Polymerase (pol)-Gen kodiert. Während die etwa 8-9 % des menschlichen Genoms ausmachenden HERVs in der Vergangenheit häufig als nicht-funktionaler genomischer Ballast angesehen wurden, hat sich diese Sichtweise aufgrund der nachweislichen Übernahme physiologischer Funktionen für bestimmte retrovirale Genprodukte entscheidend geändert. Ferner gibt es Belege für eine Beteiligung der in den Retrovirus-flankierenden LTR-Sequenzen befindlichen Steuerelemente an der Transkriptionsregulation zellulärer Gene [1]. Bisher nicht geklärt ist die präzise Rolle von HERVs in der Karzinogenese, obwohl mehrere Studien überzeugende Argumente für eine mögliche krankheitsrelevante Beteiligung von HERVs bei bösartigen Tumoren liefern [2]. Als genetisch mobile Elemente (Retrotransposition) können transkriptionsaktive und potentiell replikationskompetente HERVs durch Insertionsmutagenese an der Karzinogenese beteiligt sein. Mechanistisch wurde ein Zusammenhang zwischen Retrovirusinsertionen und der Aktivierung von kryptischen Promotoren oder von Proto-Onkogenen gezeigt. Auch wird eine Reaktivierung und Hypomethylierung von HERVs und anderer Retroelemente mit chromosomaler Instabilität in Zusammenhang gebracht [3]. Bei der CML haben wir bereits für die Entschlüsselung deregulierter Gene und Signalwege im Zuge der Krankheitsprogression sowie der Imatinib-Resistenz maligner Zellen genomweite Genexpressionsuntersuchungen unter Verwendung von kommerziellen DNA-Chips durchgeführt [4,5]. Zur Erweiterung unserer Expressionsanalysen auf genetisch mobile HERV-Elemente des Genoms, die mit den kommerziellen Microarray-Systemen nicht erfasst werden können, soll im Rahmen des von der „Stiftung Leukämie“ geförderten Projektes mit Hilfe eines in unserer Arbeitsgruppe speziell für HERVs entwickelten Oligonukleotid-Microarrays [6] ein vergleichendes „Retrovirusprofiling“ in gesunden und neoplastischen hämatopoietischen Vorläuferzellen durchgeführt werden. Von der Untersuchung aufgereinigter CD34-positiver Zellen von Patienten mit chronischen und akuten myeloischen Leukämien erhoffen wir uns die Identifikation potentieller krankheits- und stadienspezifischer HERV-Transkriptionssignaturen, anhand derer möglicherweise ein Einblick in die Rolle der retroviralen Elemente im Hinblick auf die genetische Instabilität gewährt wird.

Referenzen und Quellen

  1. Prudhomme S, Bonnaud B, Mallet F. Endogenous retroviruses and animal reproduction. Cytogenet Genome Res. 2005;110(1-4):353-64. PMID: 16093687. doi: 10.1159/000084967.
  2. Nelson PN, Carnegie PR, Martin J, Davari Ejtehadi H, Hooley P, Roden D, Rowland-Jones S, Warren P, Astley J, Murray PG. Human endogenous retroviruses. Mol Pathol. 2003 Feb;56(1):11-8. PMID: 12560456. doi: 10.1136/mp.56.1.11.
  3. Schulz WA, Steinhoff C, Florl AR. Methylation of endogenous human retro-elements in health and disease. Curr Top Microbiol Immunol. 2006;310:211-50. PMID: 16909913.
  4. Zheng C, Li L, Haak M, Brors B, Frank O, Giehl M, Fabarius A, Schatz M, Weisser A, Lorentz C, Gretz N, Hehlmann R, Hochhaus A, Seifarth W. Gene expression profiling of CD34+ cells identifies a molecular signature of chronic myeloid leukemia blast crisis. Leukemia. 2006;20(6):1028-1034. PMID: 16617318. doi: 10.1038/sj.leu.2404227.
  5. Frank O, Brors B, Fabarius A, Li L, Haak M, Merk S, Schwindel U, Zheng C, Müller MC, Gretz N, Hehlmann R, Hochhaus A, Seifarth W. Gene expression signature of primary imatinib-resistant chronic myeloid leukemia patients. Leukemia. 2006;20(8):1400-7. PMID: 16728981. doi: 10.1038/sj.leu.2404270.
  6. Seifarth W, Spiess B, Zeilfelder U, Speth C, Hehlmann R, Leib-Mösch C. Assessment of retroviral activity using a universal retrovirus chip. J Virol Methods. 2003;112(1-2):79-91. PMID: 12951215. doi: 10.1016/S0166-0934(03)00194-0:.

Erstellt von: Hehn (Informationszentrum) am 15.07.2014, letzte Änderung: 15.07.2015