The androgen receptor (AR) is essential for proper development and function of the male reproductive system as well as for secondary male traits. It also plays a key role in the origin and growth of prostate cancer. Although the basic mechanisms of AR activation by androgens are known, new aspects such as the regulation by post-translational modifications have recently emerged. The role of ubiquitylation in androgen signalling was studied by an indirect approach. Ubiquitin-specific protease 10 (USP10) had been identified in a purified, DNA-bound AR complex and its role in modulating AR activity was examined. By overexpressing USP10 it was found to act as a coactivator of the AR, dependently on its enzymatic activity. Confirming these results, USP10 expression knock-down impaired AR function. However, no changes in the ubiquitylation status of the AR could be evidenced, suggesting that the AR was not the direct substrate of USP10. In view of the interconnection between the ubiquitin-proteasome system and transcription, USP10 may act by stabilising AR cofactors or members of the general transcriptional machinery, or by modifying histones. This part of the work supports the concept that the ubiquitin- proteasome system plays an important role in modulating transcriptional events and the results presented here indicate that the deubiquitylation side has a regulatory role as well. In the second part, the role of AR acetylation was analysed. Mutation of various acetylation sites had remarkably different effects, depending on the tested promoter. The most interesting data were obtained when eliminating all three AR acetylation sites. This led to a total loss of stimulation of the Pem promoter whereas an activity stronger than that of the wild-type form was seen when testing the MMTV promoter. The loss of activity on the Pem promoter was not due to changes in protein level, in ligand recognition, in nuclear translocation, in promoter binding or to defective N/C interaction. A possible explanation is the altered interaction of acetylation-defective AR mutants with promoter-specific cofactors. In summary, this work emphasises the role of post-translational modifications in modulating AR function. More experiments will be required to better delineate how these modifications fine-tune androgen action in vivo since they are expected to have promoter-selective effects and also to be dependent on the cellular context.
Der Androgenrezeptor ist essentiell für die richtige Entwicklung und Funktion des männlichen Fortpflanzungssystems sowie für die sekundären männlichen Merkmale. Er spielt auch eine entscheidende Rolle in der Entstehung und dem Wachstum von Prostatakrebs. Obwohl die grundlegenden Mechanismen der Aktivierung des AR durch Androgene bekannt sind, sind kürzlich neue Aspekte, wie die Regulation durch posttranslationale Modifikationen herausgefunden worden. Die Rolle der Ubiquitylierung in dem Androgensignalweg wurde durch einen indirekten Ansatz untersucht. Die Ubiquitin spezifische Protease 10 (USP10) war in einem AR-DNA-Komplex identifiziert worden. Deswegen wurde die mögliche Rolle von USP10 in der Regulation der AR-Aktivität geprüft. USP10 wirkte als Coaktivator des AR und diese Wirkung war abhängig von der enzymatischen Aktivität des USP10. Darüber hinaus beeinträchtigte das knock- down von USP10 die Funktion des AR. Allerdings konnte keine Änderungen in der Ubiquitylierung des AR gezeigt werden und das deutet an, dass der AR nicht das Substrat von USP10 ist. Ausgehend von der engen Verbindung zwischen dem Ubiquitin-Proteasom-System und der Transkription könnte USP10 durch die Stabilisierung von Cofaktoren des AR oder von Elementen des Transkriptionsapparates oder durch die Modifizierung der Histone wirken. Dieser Teil der Arbeit unterstützt die Idee, dass das Ubiquitin-Proteasom- System eine wichtige Rolle in der Modulation der Transkription spielt und die Ergebnisse zeigen, dass die Deubiquitylierung auch an der Regulation beteiligt ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Bedeutung der Acetylierung des AR untersucht. Die Mutagenese verschiedener Acetylierungsstellen verursachte unterschiedliche Effekte, abhängig vom verwendeten Promotor. Die interessantesten Ergebnisse wurden gefunden als alle drei Acetylierungsstellen mutiert waren. Diese AR-Mutante zeigte einen vollständigen Verlust der Aktivierung des Pem Promotors während ihre Aktivität auf dem MMTV Promotor stärker war als die des wild-type AR. Der Verlust der AR-Aktivität auf dem Pem Promotor wurde weder bei Unterschieden in der Proteinmenge, in der Ligandbindung, in der Kernlokalisierung oder in der Promotorbindung noch bei gestörter N/C Interaktion verursacht. Eine mögliche Erklärung ist eine fehlende Interaktion der Mutante mit promotorspezifischen Cofaktoren. Diese Arbeit betont die Rolle von posttranslationalen Modifikationen in der Regulation der Funktion des AR. Es wird mehr Arbeit nötig sein, um die Feinabstimmung des Androgensignalwegs durch diese Modifikationen besser beschreiben zu können, da zu erwarten ist, dass diese promotor- und zellkontextabhängige Effekte zeigen.
