Charakterisierung des (Pro-)Reninrezeptorsignalweges hinsichtlich Transkriptom und genomweiten Protein-DNA-Interaktionen

Abstract

Die (Pro-)Reninrezeptor ((P)RR)-Signaltransduktion ist in verschiedene pathophysiologische Prozesse involviert, von kardiorenalen Endorganschäden und diabetischer Retinopathie bis hin zur Tumorgenese. Darüber hinaus konnte unsere Arbeitsgruppe in diesem Kontext den Transkriptionsfaktor PLZF als ein Adapterprotein des (P)RR identifizieren.\medskip\newline Mittels Mikroarray- und ChIP-chip-basierten Experimenten wurden in dieser Arbeit Transkriptionsprofile und Protein-DNA-Interaktionen zur Entschlüsselung von transkriptionellen Signalwegen downstream des (P)RR charakterisiert. Die Transkriptomanalysen erfolgten unter Verwendung von siRNA gegen den (P)RR, durch PLZF-Überexpression sowie durch Einsatz des Translokationsinhibitors Genistein und des spezifischen V-ATPase-Inhibitors Bafilomycin. Dabei wurden sowohl distinkte als auch überlappende Gensignaturen sowie neue Zielgene downstream der unterschiedlichen molekularen Funktionen des (P)RR identifiziert. Die funktionellen Analysen zeigten einen (P)RR-abhängigen Einfluss auf Gene, die bei dem Transport von Proteinen und bei der Signalweitergabe eine Rolle spielen. Des Weiteren bewirkte die Überexpression von PLZF eine veränderte Expression von Genen bezüglich des Zellzyklusarrests. Die Analyse der Transkriptionsprofile aller durchgeführten Behandlungen konnte die Beteiligung in entwicklungsbiologischen Prozessen bestätigen, welche mit den drei bisher publizierten knockout-Modelle des (P)RR übereinstimmen. Weiterhin wurde die Rolle der (P)RR-Signaltransduktionskaskade in Bezug auf kardiovaskuläre Erkrankungen und der Tumorgenese und damit seine Bedeutung als pharmakologisches Ziel bekräftigt. Mittels ChIP-chip-Analysen, basierend auf Polymerase II und PLZF-Antikörpern, konnten neue PLZF-Zielgene wie TUBE1 und SEC31a detektiert, und mittels quantitativer real time-PCR validiert werden. Darüber hinaus wiesen einige der hier identifizierten differenziell regulierten und validierten Transkripte wie TUBE1, FN1 und ID3, auf zellspezifische Genregulationsmechanismen hin. Die Ergebnisse dieser Arbeit stellen eine wichtige Grundlage zur Selektion von pharmakologischen Substanzen bezüglich der Entwicklung von (P)RR-Antagonisten sowie der Identifizierung von Biomarkern dar.

(Pro)renin receptor ((P)RR) signalling is involved in a variety of pathophysiologic mechanisms spanning from cardiorenal end-organ damage to diabetic retinopathy and tumorigenesis. The (P)RR putatively mediates these biological effects dependently or independently of its ligands, renin and prorenin. In addition, our group has identified the transcription factor PLZF as an adaptor protein of (P)RR. In this study, a set of microarray and ChIP- chip experiments were performed to dissect transcriptional pathways downstream of the (P)RR using siRNA against (P)RR, stable overexpression of PLZF, the PLZF translocation inhibitor genistein and the specific V-ATPase inhibitor bafilomycin. Distinct and overlapping genetic signatures as well as novel target genes of the different molecular functions of the (P)RR were identified. Functional analysis revealed the relevance of the (P)RR in processes such as protein transport and the regulation of genes in signal transduction pathways. The PLZF overexpression influences genes involved in cell cycle arrest. Furthermore, all performed system manipulations were shown to be implicated in developmental processes, which is consistent with the three knockout models of the (P)RR. Additionally, the role of the (P)RR’s signal transduction pathway in cardiovascular diseases and tumorigenesis confirmed its relevance as a drug target. The ChIP-chip-experiments based on polymerase II and PLZF-antibodies revealed new target genes of PLZF, e.g. TUBE1 and SEC31a which were validated by quantitative real time-PCR. Finally, selected identified differentially regulated and validated transcripts such as TUBE1, FN1 and ID3 suggest cell specific mechanisms of gene regulation. The results of these studies provide an important insight for the selection of pharmacological compounds concerning the development of (P)RR antagonists.