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-1Begründung für Martin Klar als ein Empfänger des Förderpreises
Fernkontrolle von Typ 1 Interferongenen
Nach der Aufklärung proximaler Kontrollsequenzen am Interferon-ß-Gen (bis Position -120
bzw. -220), insbesondere nach der Ableitung des Enhanceosomenmodells, galt der Induktionsund Expressionsmechanismus des Gens als weitestgehend geklärt. Ältere Deletionsversuche
unserer Arbeitsgruppe zeigten hingegen signifikante Einflüsse von Sequenzen bis zur Position
-3000.
In einer intensiven Zusammenarbeit mit dem Genomzentrum in Davis/CA (Drs. Craig
Benham und Prashanth Ak) wurden (SIDD-) Strukturanalysen des erweiterten upstream
Bereiches durchgeführt. Wir konnten die Koinzidenz dreier prominenter Signale mit DNAse I
hypersensitiven Stellen (HS) bei -150, -1500 und -3000 bp aufzeigen; HS-Stellen werden
gemeinhin als regulatorisch relevant angesehen.
Martin Klar konnte diese Vorhersage in seiner Doktorarbeit eindrucksvoll bestätigen,
indem er in sorgfältig kontrollierten EMSA und one-hybrid Untersuchungen relevanten
Faktoren für alle drei HS-Stellen identifizierte. Expressionsstudien an (mutanten)
Reporterkonstrukten und Überexpressionsstudien an den endogenen IFN- Genen aus Mensch
und Maus haben entscheidende Einflüsse auf den Induktionsmechanismus aufgezeigt und die
Grundlage für ein Arbeitsmodell geschaffen, wonach insbesondere das Wechselspiel der
Bindung von YY1 und dem neuen Faktor YY2 zur Rekrutierung von HistonAcetyltransferasen und deren Weiterleitung an das Enhanceosom führen.
Unsere Studien führten zu einer Vortragseinladung auf das BITS-Meeting am
Japanischen Genomzentrum in Kazusa (November 2004) und zum Aufforderung (G.
Bernardi), diese Ergebnisse als Publikation einzureichen (geschehen am 15.01.2005).
Besonders betonen möchte ich den Einsatz von Martin Klar, der selbständig eine für die
Arbeitsgruppe neue Methodenkombination eingeführt und ausgearbeitet hat. Darüber hinaus
hat er erfolgreich eine Diplomarbeit betreut. Generell hat die Verbindung des SIDDAlgorithmus mit epigenetischen Studien das Potenzial, unbekannte Aspekte zur Induktion der
anderen Typ I Inteferongene beizutragen und zum einem universell einsetzbaren, rationalen
Werkzeug bei der Klärung von Sequenz-Expressionszusammenhängen zu werden.
Juergen Bode, 24.01.2005
-2Vorschlag für den Förderpreis 2004 des Arbeitskreises für Zellbiologie und
biomedizinische Forschung
Nelson Gekara beschäftigt sich in seiner Doktorarbeit mit Signalen, die durch Listeriolysin,
dem wichtigsten Virulenzfaktor von Listeria monocytogenes, in Wirtszellen ausgelöst werden.
Er konnte dabei zeigen, dass das Cholesterin-abhängige Toxin Listeriolysin in die WirtszellMembran an Detergens-resistente Mikrodomänen, den sogenannten „lipid rafts“ bindet und
diese spontan aggregiert. Da intrazellulär viele Kinasen und Adaptoren mit Lipid Rafts
assoziiert sind, entwickelte Nelson Gekara die Hypothese der Signalinduktion von
Listeriolysin durch Super Rafts, d. h. die Aggregation der Rafts-assoziierten Kinase führt zu
einer Aktivierung von Signalkasdaden, die abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung
der Rafts-assoziierten Moleküle sind. Er hat deshalb die wichtigsten Tyrosinkinasen von
Makrophagen, Lyn und Syk, untersucht und festgestellt, dass diese tatsächlich phosphoryliert
werden, wenn Listeriolysin die Makrophagen-Rafts aggregiert. Derzeit erweitert Nelson
Gekara diese Befunde auf weitere Rafts-assoziierte Kinasen und Adaptoren in Makrophagen
und versucht seine Hypothese der Signalinduktion durch Super Rafts dadurch zu beweisen,
dass er die wichtigsten Signalkaskaden von weiteren Zelltypen wie Mastzellen und T-Zellen
nach Behandlung mit Listeriolysin untersucht. Die Hypothese der Signaltranduktion durch
Super Rafts erklärt einen Großteil der Effekte, die von Listeriolysin auf die Wirtszelle
ausgeübt wird, für die vorher zwar die Phänomene bekannt waren, aber eine mechanistische
Erklärung fehlte. Die Ergebnisse, die Nelson Gekara mit seinen Arbeiten erzielt, sollten in
hervorragenden Zeitschriften veröffentlicht werden können.
Nelson Gekara ist ein extrem origineller Wissenschaftler. Er entwickelt seine Versuche sehr
selbständig und stellt sich dabei als äußerst geschickter Experimentator an. Viele der
Erkenntnisse, die durch seine Versuche gewonnen werden, sind überraschend, wobei er sehr
geschickt, aufbauend auf diesen Erkenntnissen, seine Hypothese der Signaltransduktion durch
Super Rafts weitertreibt und zu beweisen versucht.
Nelson Gekara ist ein Student bzw. Doktorand, der seinen Weg in der akademischen
Forschung gehen wird. Der Förderpreis des Arbeitskreises für Zellbiologie und
biomedizinische Forschung würde deshalb nicht nur seine derzeitigen experimentellen Erfolge
anerkennen, sondern ihm auch für seine weitere Karriere äußerst behilflich sein.
Ich schlage Nelson Gekara deshalb aus vollster Überzeugung für den Förderpreis 2004 vor.
Braunschweig, den 08.02.2005
Dr. Siegfried Weiß
-3Vorschlag für den Forschungspreises 2005
Tobias May
Zelllinien sind unentbehrliches Werkzeug für eine Vielzahl von biologischen Experimenten.
Sie werden aus primären Zellen entweder durch spontane Mutationen oder durch Einbringen
von transformierenden Genen erhalten, wodurch das Replikationslimit der Zellen
überschritten werden kann und die Zellen unbegrenzt teilungsfähig werden. Nachteil dieser
Zelllinien ist, dass die genetischen Veränderungen zu einer permanenten, d.h. nicht
regulierbaren Expression von transformierenden Genen und/oder zu einer irreversiblen
Deregulation von zellulären Genen führt.
Tobias May hat im Rahmen seiner Dissertation eine neue Methode entwickelt, um Zelllinien
zu erstellen, in denen die Expression der zu immortalisierenden Gene abgeschaltet werden
kann und damit die Zellen in ihrer Proliferation strikt kontrolliert werden können. Er hat
hierfür ein autoreguliertes, Dox-abhängiges Expressionssystem zur konditionalen Expression
des SV40 T Antigens (Tag) eingesetzt. Er konnte damit erfolgreich Zelllinien etablieren, die
nur in Anwesenheit von proliferieren können. In Abwesenheit von TAg sind sie seneszent,
können aber reanimiert werden sobald die Tag-Expression wieder angeschaltet ist.
Interessanterweise lassen sich diese Zyklen von An- und Abschalten vielfach wiederholen.
Diese strikt regulierte Proliferation konnte Tobias May auch mittels Genexpressionsanalysen
(DNA arrays) dokumentieren. Diese in unserer Arbeitsgruppe zuvor nicht etablierte Methode
erfordert spezielle Auswerteprogramme, die Tobias May aus der Vielfalt an verfügbaren
Progrmmen ausgesucht, getestet und für seine Fragestellungen angewendet hat. Damit war es
möglich, verschiedene Aussagen zu treffen, die die konditional immortalisierten Zellen
charakterisieren. So konnte er zeigen, dass im proliferierenden gegenüber dem seneszenten
Zustand etwa 500 Gene differentiell exprimiert sind. Die Expression dieser Gene wird auch
auf molekularer Ebene vollständig revertiert. Weiterhin zeigt ein Vergleich mit primären
Zellen, dass der Immortalisierungsprozess als solches in den Zellen zu distinkten Änderungen
in der Expression vieler Gene führt. Dieses Expressionsmuster wird nicht durch den Level an
Tag beeinflusst und scheint charakteristisch für das immortalisierende Gen zu sein. Dieser
Fragestellung soll in der Zukunft weiter nachgegangen werden.
In einer von Tobias May betreuten Diplomarbeit wurden die Chip-Daten für die Schlüsselgene
auf Proteinebene reproduziert. Nachdem gezeigt werden konnte, dass der retroviral
Gentransfer nicht zur effizienten Transduktion der regulierten Immortalisierungskassetten
geeignet ist, werden derzeit lentivirale Vektoren mit diesen Kassetten erstellt und evaluiert.
Tobias May hat die Ergebnisse in Nucl. Acids Res und BBRC (2) publiziert, in zwei dieser
Publikationen ist er Erstautor. Zwei weitere Publikationen sind eingereicht.