Bachelorarbeit, 2015
35 Seiten, Note: 1.3
1 Abstract
2 Zusammenfassung
3 Einführung
3.1 Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade
3.2 Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade in der Krebsentstehung und -therapie
3.3 Fragestellung
4 Material und Methoden
4.1 Verbrauchsmaterialien
4.2 Zellen und Zellkultur
4.3 Western Blot
4.4 [³H]-Thymidin-Inkorporations-Assay
4.5 Caspase-Aktivitätsmessung
4.6 Statistik
5 Ergebnisse
5.1 Das myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷-Peptid kann die Proliferation der Colon-Karzinomzellen inhibieren
5.2 Das myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷-Peptid beeinflusst die Aktivität von ERK1/2 nicht
5.3 Vorversuche zeigen, dass das myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷-Peptid die anti-apoptotischen Effekte von ERK1/2 in Colo320 nicht beeinflusst
6 Diskussion
Die Arbeit untersucht, ob die Störung der Dimerisierung der MAP-Kinasen ERK1/2 durch ein spezifisches Peptid (myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷) eine wirksame therapeutische Strategie zur Hemmung des proliferativen Wachstums von Colon-Karzinomzellen darstellen könnte, ohne dabei essentielle anti-apoptotische Funktionen zu beeinträchtigen.
3.1 Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade
Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade ist eine von mehreren ähnlich ablaufenden MAPK-(Mitogen-aktivierten Proteinkinase)-Kaskaden (YOON AND SEGER, 2006). Sie dient der Signalweiterleitung von Wachstumsfaktoren oder Hormonen von zellmembranständigen Rezeptoren zu den jeweiligen Effektorproteinen. Die Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade vermittelt auf diese Weise zelluläre Vorgänge wie beispielsweise Proliferation, Hypertrophie, Differenzierung, Überleben oder Apoptose (ZEHORAI et al., 2010).
In dieser Arbeit soll im Besonderen der Mechanismus der Dimerisierung und nukleären Translokation der extrazellulär regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) im Zusammenhang mit Zellproliferation genauer betrachtet und experimentell manipuliert werden. Bereits bekannt ist, dass sich ERK1/2 in ruhenden Zellen vor allem im Zytoplasma befindet (MURPHY AND BLENIS, 2006). Dort liegt es gebunden an zytoplasmatische Ankerproteine, wie zum Beispiel an die Mitogen-aktivierten Proteinkinasen 1 und 2 (MEK1/2) (FUKUDA et al., 1997) oder an Scaffold-Proteine wie Sef1, Metalloprotease 1 (MP1) und Tubulin vor (TANOUE et al., 2000). MEK1/2 sind Proteinkinasen mit dualer Spezifität, die ERK1/2 an den Aminosäureresten Threonin (Thr) und Tyrosin (Tyr) (Reste 183 und 185 bei ERK2 von Mäusen) im TEY-Motiv in der Aktivierungsschleife phosphorylieren und dadurch aktivieren können (SEGER AND KREBS, 1995). Daraufhin vollzieht ERK1/2 eine starke Konformationsänderung und löst sich von seinen Ankerproteinen (WOLF et al., 2001). Durch anschließende Dimerisierung von ERK1/2 und Bindung der von Gq-abdissoziierten βγ-Untereinheiten sowie Autophosphorylierung von ERK2 an Thr188 (LORENZ et al., 2009a) translozieren etwa 60-70% der ERK-Moleküle in den Nukleus (CHEN et al., 1992). Die phosphorylierte Aktivierungsschleife von ERK1/2 kann Importin7 (Imp7) binden, welches dann ERK1/2 durch die Nukleoporine (NUPs) in den Zellkern eskortiert (ZEHORAI et al., 2010).
1 Abstract: Bietet einen Überblick über die Rolle der Raf-MEK1/2-Kaskade und fasst die Ergebnisse der Arbeit zur Hemmung der Proliferation von Colon-Karzinomzellen durch das myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷-Peptid zusammen.
2 Zusammenfassung: Deutsche Zusammenfassung der theoretischen Grundlagen sowie der experimentellen Ergebnisse bezüglich des Einflusses des Peptids auf Proliferation, Kinaseaktivität und Apoptose.
3 Einführung: Erläutert die molekularen Grundlagen der Raf-MEK1/2-ERK1/2-Signalwege sowie die therapeutische Relevanz bei Krebserkrankungen und definiert die wissenschaftliche Fragestellung.
4 Material und Methoden: Beschreibt detailliert die verwendeten Zelllinien, Kultivierungsbedingungen, die Western Blot Analyse, den Thymidin-Inkorporations-Assay und die Caspase-Aktivitätsmessung sowie statistische Auswertungsverfahren.
5 Ergebnisse: Präsentiert die experimentellen Daten, die zeigen, dass das Peptid die Proliferation hemmt, jedoch die zytosolische ERK1/2-Aktivität und anti-apoptotische Effekte unbeeinflusst lässt.
6 Diskussion: Interpretiert die Ergebnisse im Kontext aktueller Forschung zur Krebsbekämpfung und diskutiert das Potenzial des Peptids als künftiges Therapeutikum sowie den Bedarf für weitere in vivo Studien.
Colon-Karzinom, Raf-MEK1/2-ERK1/2-Kaskade, myc-ERK2³⁰⁹⁻³⁵⁷-Peptid, Zellproliferation, Dimerisierung, nukleäre Translokation, Apoptose, Western Blot, Thymidin-Inkorporations-Assay, Kinaseaktivität, Krebstherapie, Signaltransduktion, Signalkaskade, MAP-Kinasen, Tumorentwicklung.
Die Arbeit untersucht alternative Strategien zur Hemmung der Raf-MEK1/2-ERK1/2-Signalkaskade, um das unkontrollierte Zellwachstum bei Colon-Karzinomen zu unterdrücken.
Die zentralen Felder umfassen die molekulare Signaltransduktion in Krebszellen, die Rolle der Dimerisierung von ERK1/2 sowie experimentelle Ansätze zur pharmakologischen Manipulation dieser Prozesse.
Das primäre Ziel ist es zu belegen, dass die Hemmung der ERK1/2-Dimerisierung durch ein spezifisches Peptid die Proliferation von Colon-Karzinomzellen reduziert, ohne dabei schützende anti-apoptotische Funktionen der Kinasen im Zytoplasma zu beeinträchtigen.
Es werden zellbiologische Methoden wie Zellkultur, Western Blot Analysen, radioaktive Inkorporations-Assays (Tritium-Thymidin) zur Proliferationsmessung sowie lumineszenzbasierte Caspase-Assays zur Apoptose-Bestimmung verwendet.
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte theoretische Einführung, eine detaillierte Auflistung der verwendeten Materialien und methodischen Vorgehensweisen sowie die Auswertung und Präsentation der experimentellen Daten.
Wichtige Begriffe sind Colon-Karzinom, ERK1/2-Kaskade, Proliferationshemmung, Dimerisierung, nukleäre Translokation und therapeutische Targets.
Dieses Peptid dient als experimentelles Werkzeug, das durch die Bindung an ERK2 dessen Dimerisierung stören und damit gezielt die nukleäre Translokation verhindern soll.
Die Messung dient dazu sicherzustellen, dass die therapeutische Intervention nicht die überlebenswichtigen anti-apoptotischen Funktionen von zytosolischem ERK1/2 stört, was ein unerwünschter Nebeneffekt sein könnte.
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