Identifizierung von Kandidatengenen für einen "Telomer-Positions-Effekt" beim Hutchinson-Gilford-Progerie Syndrom

Abstract

In den meisten menschlichen Zellen ist das Enzym Telomerase, welches für die Aufrechterhaltung der Telomerlänge und Telomerfunktion zuständig ist, nur sehr gering aktiv. Als Folge kommt es mit jedem Zellzyklus zu einer progressiven Verkürzung unserer Telomere. Über die p53 Aktivierung führen sowohl die Telomerverkürzung als auch telomer-unabhängige Stresssignale zur Induktion der Seneszenz. Eine Unterdrückung der Genexpression telomernaher Gene, genannt „Telomer-Positions-Effekt“ (TPE), könnte möglicherweise ein weiterer alternativer Mechanismus sein, durch den Telomerverkürzung bzw. Telomerdysfunktion die replikative Seneszenz in menschlichen Zellen triggert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Genexpression des Apolipoprotein D (APOD) in Abhängigkeit von der Telomerlänge reguliert werden kann. Dabei dienten Fibroblasten mit Hutchinson-Gilford-Progerie (HGP) aufgrund ihrer verkürzten Telomere als Modell für telomer-abhängiges Altern. Durch Transfektion der Fibroblasten mittels humaner Telomerase Reverse Trankriptase (hTERT) ist es möglich, die unter physiologischen Bedingungen auftretende progressive Telomerverkürzung zu umgehen und somit die Lebensspanne von Zellen zu verlängern. Durch Real-Time PCR Messungen konnte gezeigt werden, dass es dabei zu einer telomerase-abhängigen Unterdrückung der Genexpression von APOD kommt. Aufgrund der bekannten protektiven Funktion des APOD während der Zellalterung könnte dies ein Hinweis auf die Existenz einer telomerlängen-abhängigen Unterdrückung der Genexpression beim Menschen sein.

In most normal human cells the enzyme human reverse transcriptase telomerase (hTERT), which maintains telomere length and function, is expressed at very low cellular levels. As a consequence, progressive telomere shortening occurs with each cell division. Both telomere shortening/dysfunction and telomere- independent stress signals are funneled down to p53 activation and may lead to induction of senescence. Much controversy exists as to whether transcriptional silencing of genes adjacent to telomeres, called “telomere-position-effect” (TPE), is an alternative mechanism by which telomere shortening/dysfunction may trigger and/or modulate replicative senescence in human cells. This work shows that the expression of apolipoprotein D (APOD) can be regulated in a telomere length dependent manner. Thus, HGP-fibroblasts may serve as a model for telomere-dependent aging. The transfection of hTERT in HGP-fibroblasts prevents telomere shortening and is able to extend lifespan of these cells. Using Real-Time PCR it is shown that in most but not all investigated fibroblasts, expression of APOD decreases after transfection with hTERT. Because of the protective function of APOD during cell aging, which has been described in other studies, telomere length dependent suppression of APOD could play a physiological role in cell aging.