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Growth of complex branched nanostructures resembling trees via multiple seeding by gold aerosol nanoparticles
No full textKimberly A. Dick, Knut Deppert, Magnus W. Larsson, Thomas Mårtensson, Werner Seifert, L. Reine Wallenberg and Lars Samuelson. Am. Assoc. for Aerosol Research. (AAAR) Boston, (2004
Growth of complex branched nanostructures resembling trees via multiple seeding by gold aerosol nanoparticles
No full textKimberly A. Dick, Knut Deppert, Magnus W. Larsson, Thomas Mårtensson, Werner Seifert, L. Reine Wallenberg and Lars Samuelson. Am. Assoc. for Aerosol Research. (AAAR) Boston, (2004
Cooperation of p53 and Rb2/p130 in induction of cellular senescence
No full textDefekte in der Zellzykluskontrolle und in der DNA-Reparatur führen zu deregulierter Proliferation und genetischer Instabilität. Die Dysregulation der G1 Phase ist häufig das initiale Ereignis in der Tumorentstehung, fast immer ist dabei der p16INK4A-pRb und/oder der ARF-p53 Signalweg in seiner Funktion gestört. Die Inaktivierung der Signalwege erfolgt meistens durch Mutation oder Deletion der Tumorsuppressorgene p16INK4A, ARF und p53. In der Therapie von Tumoren mit solchen genetischen Veränderungen kann die Reaktivierung der Signalwege durch Rekonstitution der inaktivierten Proteine eine Möglichkeit darstellen, die Kontrolle über die entgleiste Proliferation wiederherzustellen.
Ein Subklon der p16INK4A, ARF und p53 negativen Rattenglioblastom-Zelllinie C6, der stabil mit der temperatursensitiven Mutante p53 Val135 transfiziert ist, wurde zur detaillierten Analyse der durch p53 reaktivierten Signalwege genutzt. Die Expression von Wildtyp p53 in dieser Zelllinie führt zu einem stabilen Arrest in der späten G1 Phase, in dem die Zellen Merkmale zellulärer Seneszenz ausprägen. Der Arrest wird durch die p53-abhängige Transaktivierung von p21 induziert und ist durch die Akkumulation von Zyklin E und die Repression der Zyklin A-Expression charakterisiert. Die Induktion des Wachstumsarrests führt zu einem Wechsel in der Expression der Retinoblastom-Proteine von pRb/p105 und p107 in proliferierenden Zellen zu Rb2/p130 in den arretierten Zellen. Die Akkumulation der hypophosphorylierten Form von Rb2/p130 in seneszenten C6 Zellen ist für die Aufrechterhaltung des Arrests von essentieller Bedeutung. Die direkte Interaktion von Rb2/p130 mit dem Zyklin A Promotor hat die transkriptionelle Repression der Zyklin A Expression zur Folge. Nach Inaktivierung von p53 in seneszenten C6 Zellen sind diese in der Lage, erneut Zyklin A zu exprimieren und aus dem G1 Arrest in die S Phase überzugehen. Eine Proliferation der Zellen wird jedoch durch die Induktion des programmierten Zelltods unterbunden. Die Ursache dafür liegt vermutlich in der Akkumulation von DNA-Schäden während des Wachstumsarrests und in einer aberrante Mitose.
Die Aufklärung dieses Signalwegs ist von großer Bedeutung für die Therapie von Apoptose-resistenten Tumoren, welche Wildtyp p53 exprimieren und einen Defekt im p16INK4A-pRb Signalweg aufweisen. Durch die Kooperation von p53 mit Rb2/p130 kann in p16INK4A und ARF negativen Tumorzellen ein stabiler, seneszenter Arrest induziert werden, durch den das Wachstum der Tumore unterdrückt wird.Defects in cell cycle control and in DNA repair lead to a deregulated proliferation and genetic instability of cells. The dysregulation in G1 phase of the cell cycle is often the initial event in tumor development, and in almost every case the p16INK4A-pRb and/or the ARF-p53 signaling pathway is disrupted. The inactivation of these pathways mostly occurs by mutation or deletion of the tumor suppressor genes p16INK4A, ARF, and p53. For tumor therapy, the reactivation of these signalling pathways by reconstitution of inactivated proteins might be a possibility to regain the control of a deregulated proliferation.
A subclone of the p16INK4A, ARF and p53 negative rat glioblastoma cell line C6, which is stably transfected with the temperature-sensitive mutant p53 Val135, has been used for detailed analysis of pathways reactivated by functions of p53. The expression of wildtype p53 in the C6 glioblastoma cell line leads to a stable arrest in late G1, with cells developing characteristic features of cellular senescence. The arrest is induced by the p53-dependent transactivation of p21, and is characterized by the accumulation of cyclin E and the repression of cyclin A expression. Induction of the growth arrest leads to a change in the retinoblatoma protein expression from pRb/p105 and p107 in cycling cells to Rb2/p130 in arrested cells. Accumulation of the hypophosphorylated form of Rb2/p130 in senescent C6 cells is of fundamental importance in the maintenance of the arrest. Direct interaction of Rb2/p130 with the cyclin A promoter results in transcriptional repression of cyclin A expression. After inactivation of p53, senescent C6 cells are able to newly express cyclin A and
to pass from the G1 arrest into S phase. However, proliferation of these cells is prevented by the induction of programmed cell death, likely due to accumulation of DNA damage during the arrest and to aberrant mitosis.
Elucidation of this signaling pathway is of major importance for the therapy of apoptosis-resistant tumors which express wildtype p53 and show defects in the p16INK4A-pRb signaling pathway. The cooperation of p53 and Rb2/p130 induces a stable senescent arrest in p16INK4A and ARF negative tumor cells, suppressing the growth of these tumors
Dual role of p53 in cellular Immortalization and SV40 LT-mediated Transformation
No full textDie Inaktivierung des Tumorsuppressors p53 ist ein wesentliches Ereignis in der Immortalisierung von Zellen und ein entscheidender Schritt in Richtung Transformation bzw. Tumorgenese. In vielen humanen Tumoren liegt p53 mutiert und damit inaktiv vor, wobei im Fall von p53 hauptsächlich missense-Punktmutationen auftreten. Da diese zum Austausch von nur einer AS führen, kommt es zur Expression eines Volle-Länge mutiertem p53 (mutp53), welches hauptsächlich im Nukleus lokalisiert. mutp53 verliert auf der einen Seite die tumorsupprimierenden Funktionen von Wildtyp p53 (wtp53) (loss of function). Auf der anderen Seite weisen verschiedene Studien darauf hin, dass mutp53 neue, onkogene Aktivitäten hinzugewinnt (gain of function). Auch nach Infektion von Zellen mit DNA-Viren müssen negative Zellzyklusregulatoren der Wirtszelle wie p53 ausgeschaltet werden, damit eine von den Viren bevorzugte S-Phasenprogression stattfinden kann. Im Allgemeinen wird p53 durch virale Onkogene gebunden und anschließend degradiert. Auch bei einer Infektion mit SV40 geht man davon aus, dass p53 durch eine Komplexbildung mit SV40 LT transkriptionell inaktiviert wird. Auffällig dabei ist, dass LT im Gegensatz zu anderen viralen Onkogenen zu einer metabolischen Stabilisierung und nukleärer Lokalisation von p53 führt, die mit der Akkumulation von mutp53 im Nukleus vergleichbar ist.
Vor dem Hintergrund einer möglichen aktiven Funktion des LT-p53 Komplexes in der SV40-induzierten zellulären Transformation war es Ziel dieser Arbeit, die positive Rolle von p53 in der Transformation weiter zu charakterisieren. Der „helfenden“ Rolle von p53 in der SV40 LT-Transformation wurde die negative Rolle von p53 in der spontanen Immortalisierung gegenüber gestellt.
Primäre und etablierte murine Balb/c Mausembryofibroblasten (MEF) mit wtp53 und p53-null Hintergrund bildeten das experimentelle System zur Analyse dieser dualen Rolle von p53. Während der Kultivierung primärer Balb/c wtp53 MEF unter Standardbedingungen (21% O2) kommt es nach einem Wachstumsarrest zur spontanen Immortalisierung, die mit einem Auftreten von missense-Punktmutationen im p53-Gen verbunden ist. Durch Kultivierung der MEF bei physiologischeren Sauerstoff-Bedingungen (5% O2) kann das Auftreten einer p53-Punktmutation nicht verhindert werden. Das nukleäre, stabile Volle-Länge mutp53 scheint dabei den Zellen (MEF5 und MEF20) einen Proliferationsvorteil zu verschaffen, ein Hinweis auf einen Funktionsgewinn (gain of function). Die schützende Rolle von wtp53 in der Wachstumskontrolle durch Einleitung eines Wachstumsarrests muss demnach bei der Immortalisierung von Zellen überwunden werden. Bei der Untersuchung des Einflusses von wtp53 in der SV40 LT-induzierten Transformation von Balb/c Zelllinien konnte dagegen eine unterstützende Rolle von wtp53 gezeigt werden. So konnte in klassischen Transformationsversuchen bei der Untersuchung des Phänotyps stabil SV40 LT-exprimierender wtp53 (3T3), p53-null (10-1) und deltaNp53 Balb/c Fibroblasten eine positive Funktion von stabilisiertem, nukleären wtp53 im LT-p53-Komplex gezeigt werden. Die mit der verminderten Transformationseffizienz von p53-null Zellen vergleichbaren Ergebnisse der N-terminal trunkierten p53-Mutante waren ein Hinweis auf eine p53-aminoterminal vermittelte Helferfunktion im Komplex mit LT. In der LT-vermittelten Transformation ist die Komplexierung von wtp53 durch LT daher nicht mit einer p53-null Situation vergleichbar.
Die Histon-Acetyltransferasen und Co-Aktivatoren p300/CBP binden an den N-Terminus von p53 und bilden über p53 mit LT einen Multiproteinkomplex. In dem hier untersuchten Zellsystem konnte eine p300/CBP- und p53-abhängige Acetylierung von LT im C-terminalen Ende bestätigt werden. Diese Acetylierung wird über den p53-N-Terminus vermittelt, da in Zellen, die die ΔNp53-Mutante exprimieren, kein acetyliertes LT detektiert werden konnte. Die Acetylierung von LT scheint aber nur einen indirekten Beitrag zur Transformation zu leisten, da bereits gezeigt werden konnte, dass eine Deletion der Aminosäuren des C-terminalen Endes von LT die Transformationskapazität nicht vermindert. Weitere Untersuchungen der vorliegenden Arbeit zeigten eine durch LT induzierte Reaktivierung teilweise reprimierter Gene. Dies legt die Vermutung nahe, dass LT durch Rekrutierung von p53 und p300/CBP deren Funktionen im Chromatin Remodeling für die LT-induzierte Zelltransformation ausnutzt und zu einem erhöhten Ausmaß der Transformation führt.
Die hier vorgelegten Untersuchungen zeigen, dass p53 je nach zellulärem Kontext eine duale Rolle einnehmen kann. Zum einen agiert es als schützendes Tumorsuppressorprotein und negativer Zellzyklusregulator, der in der spontanen Immortalisierung eliminiert werden muss, zum anderen kann p53 Funktionen auf LT übertragen, die essentiell für dessen transformierende und onkogene Eigenschaften sind.A major event in cellular immortalisation and a crucial step towards transformation and tumorigenesis respectively is the inactivation of the tumor suppressor protein p53. The p53 gene is mutated and thus inactivated in many human cancers. A particularity of p53 mutations is a preference for missense point mutations. Given the fact that this leads to a substitution of only one amino acid, a full length mutant p53 (mutp53) is expressed, which localises primarily to the nucleus. On the one hand mutp53 loses the tumor suppressive functions of wtp53 (loss of function). On the other hand different studies indicate an acquisition of new oncogenic activities (gain of function) of mutp53. Following infection of cells with DNA tumor viruses negative cell cycle regulators like p53 have to be eliminated to allow progression of the cells into S-phase, which is required for viral replication. In general, p53 is bound and degraded by viral oncogene products. Upon SV40 infection, p53 is transcriptionally inactivated by complex formation with SV40 LT. Strikingly, in contrast to p53’s interaction with other viral oncogene products, this leads to metabolic stabilisation and nuclear accumulation of p53, comparable to the accumulation of mutp53 in the nucleus.
Based on the assumption that the LT-p53 complex potentially executes an active function in SV40-induced cellular transformation, the aim of this study was to further characterize the positive role of p53 in the transformation process.
As an experimental system for the analysis of the dual role of p53 primary and established murine Balb/c mouse embryonic fibroblasts (MEF) with a wtp53 and p53-null background were chosen. During cultivation of primary Balb/c wtp53 MEF under standard conditions a proliferation block occurs that was bypassed by spontaneous immortalization associated with the appearance of p53 missense point mutations. p53 point mutations occurred also in MEF cultured under conditions of low oxygen (5% O2). Stabilised nuclear full-length mutp53 appeared to provide the cells (MEF5 and MEF20) with a proliferation advantage, providing a hint for a gain of function. Thus overcoming the protective role of wtp53 in growth control seems to be a prerequisite for cellular immortalisation. In contrast, analyzing the influence of wtp53 on SV40 LT-induced transformation of Balb/c cell lines revealed a supportive role of wtp53. Classical transformation assays with wtp53 (3T3), p53-null (10-1) and deltaNp53 Balb/c fibroblasts stably expressing SV40 LT demonstrated a positive function of stabilised nuclear wtp53 in the LT-p53 complex. The reduced transformation efficiency seen in p53-null cells, which is comparable to the results obtained with cells expressing an N-terminally truncated p53 variant, indicates a helper function of p53 in complex with LT which is mediated by the amino terminus of p53. During LT-induced transformation complex formation of LT with p53 is not equivalent to a p53-null situation.
The histone acetyltransferases and co-activators p300 and CBP bind to the N-terminus of p53 and form a multiprotein complex via p53 with SV40 LT. In the cell system analyzed here, the p300/CBP- and p53-dependent acetylation of LT in its C-terminal end could be confirmed. This acetylation requires the amino terminus of p53, as in cells expressing the deltaNp53 variant no aceytlated LT could be detected. However, acetylation of LT seems to contribute only indirectly to the transformation process. It was shown that a deletion of the very last amino acids at the C-terminus of LT did not diminish its transformation capacity. Further analysis in the present study revealed a LT-mediated reactivation of partially repressed genes. This is evidence to suggest that LT utilises the chromatin remodeling functions of p53 and p300/CBP for LT-induced cell transformation.
The presented studies showed that p53 exerts a dual role in SV40 transformation, depending on the cellular context. On the one hand p53 acts as a protective tumor suppressor protein and negative cell cycle regulator, which has to be eliminated during spontaneous immortalisation; on the other hand p53 can transmit functions to LT, which are essential for its transforming and oncogenic properties
Deppert, Mrs. Charles W
No full texthttps://digitalcommons.buffalostate.edu/dabc_cards_2/1337/thumbnail.jp
Chaos und Selbstorganisation als medizinische Paradigmen
No full textChaos und Selbstorganisation als medizinische Paradigmen. - In: Wissenschaftstheorien in der Medizin / hrsg. von W. Deppert ... - Berlin u.a. : de Gruyter, 1992. - S. 225-25
Nucleosomes indicate the in vitro radiosensitivity of irradiated bronchoepithelial and lung cancer cells
No full textNucleosomes, which are typical cell death products, are elevated in the serum of cancer patients and are known to rapidly increase during radiotherapy. As both normal and malignant cells are damaged by irradiation, we investigated to which extent both cell types contribute to the release of nucleosomes. We cultured monolayers of normal bronchoepithelial lung cells (BEAS-2B, n = 18) and epithelial lung cancer cells (EPLC, n = 18), exposed them to various radiation doses (0, 10 and 30 Gy) and observed them for 5 days. Culture medium was changed every 24 h. Subsequently, nucleosomes were determined in the supernatant by the Cell Death Detection-ELISA(plus) ( Roche Diagnostics). Additionally, the cell number was estimated after harvesting the cells in a second preparation. After 5 days, the cell number of BEAS-2B cultures in the irradiated groups (10 Gy: median 0.03 x 10(6) cells/culture, range 0.02-0.08 x 10(6) cells/culture; 30 Gy: median 0.08 x 10(6) cells/culture, range 0.02-0.14 x 10(6) cells/culture) decreased significantly (10 Gy: p = 0.005; 30 Gy p = 0.005; Wilcoxon test) compared to the non-irradiated control group (median 4.81 x 10(6) cells/culture, range 1.50-9.54 x 10(6) cells/culture). Consistently, nucleosomes remained low in the supernatant of nonirradiated BEAS-2B. However, at 10 Gy, BEAS-2B showed a considerably increasing release of nucleosomes, with a maximum at 72 h ( before irradiation: 0.24 x 10(3) arbitrary units, AU, range 0.13-4.09 x 10(3) AU, and after 72 h: 1.94 x 10(3) AU, range 0.11-5.70 x 10(3) AU). At 30 Gy, the release was even stronger, reaching the maximum earlier (at 48 h, 11.09 x 10(3) AU, range 6.89-18.28 x 10(3) AU). In non-irradiated EPLC, nucleosomes constantly increased slightly. At 10 Gy, we observed a considerably higher release of nucleosomes in EPLC, with a maximum at 72 h (before irradiation: 2.79 x 10(3) AU, range 2.42-3.80 x 10(3) AU, and after 72 h: 7.16 x 10(3) AU, range 4.30-16.20 x 10(3) AU), which was more than 3.5 times higher than in BEAS-2B. At 30 Gy, the maximum (6.22 x 10(3) AU, range 5.13-9.71 x 10(3) AU) was observed already after 24 h. These results indicate that normal bronchoepithelial and malignant lung cancer cells contribute to the release of nucleosomes during irradiation in a dose-and time-dependent manner with cancer cells having a stronger impact at low doses. Copyright (C) 2004 S. Karger AG, Basel
Detection of different tumor growth kinetics in single transgenic mice with oncogene-induced mammary carcinomas by flat-panel volume computed tomography
No full textTransgenic mouse models offer an excellent opportunity for studying the molecular basis of cancer development and progression. Here we applied flat-panel volume computed tomography (fpVCT) to monitor tumor progression as well as the development of tumor vasculature in vivo in a transgenic mouse model for oncogene-induced mammary carcinogenesis (WAP-T mice). WAP-T mice develop multiple mammary carcinomas on oncogene induction within 3 to 5 months. Following induction, 3-dimensional fpVCT data sets were obtained by serial single scans of entire mice in combination with iodine containing contrast agents and served as basis for precise measurements of tumor volumes. Thereby, we were able to depict tumors within the mammary glands at a very early stage of the development. Tumors of small sizes (0.001 cm(3)) were detected by fpVCT before being palpable or visible by inspection. The capability to determine early tumor onset combined with longitudinal noninvasive imaging identified diverse time points of tumor onset for each mammary carcinoma and different tumor growth kinetics for multiple breast carcinomas that developed in single mice. Furthermore, blood supply to the breast tumors, as well as blood vessels around and within the tumors, were clearly visible over time by fpVCT. Three-dimensional visualization of tumor vessels in high resolution was enhanced by the use of a novel blood pool contrast agent. Here, we demonstrate by longitudinal fpVCT imaging that mammary carcinomas develop at different time points in each WAP-T mouse, and thereafter show divergent growth rates and distinct vascularization patterns. (C) 2009 UIC
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