Der Transkriptionsfaktor SRF reguliert die Ausbildung des Aktin-Zytoskeletts und die mesodermale Differenzierung in embryonalen Stammzellen

摘要

Die Zugabe von Wachstumsfaktoren zu ruhenden Fibroblasten fuhrt binnen Minuten zur transkriptionellen Aktivierung einer bestimmten Gengruppe, der sog. immediate-early Gene, die vorwiegend fur Transkriptionsfaktoren kodieren und ihrerseits eine Reihe fur die Proliferation wichtiger Gene aktivieren. Ein gut untersuchtes Beispiel eines traskriptionell schnell induzierbaren Gens ist das Proto-Onkogen c-fos. Das sog. serum response element (SRE) stellt eine fur die Regulation des c-fos Gens entscheidende Promotorsequenz dar. Vor mehr als 10 Jahren konnte der serum response factor (SRF) als das zentrale SRE-bindende Protein identifiziert werden. SRF ist ein Mitglied der Familie der MADS (Mcm1, Agamous, Deficiens, SRF)-box Transkriptionsfaktoren. Bei der MaDS-box handelt es sich um eine hochkonservierte DNA-Bindungsdomane, und MADS-box Protiene finden sich u.a. in der Hefe, in der Taufliege und in Saugern. In der Hefe Saccharomyces cerevisiae fuhrt eine Mutation des SRF-Homologs Mcm1 zu einem Stillstand der Zellen in der G2-Phase des Zellzyklus. In der Taufliege Drosophila melanogaster sind zwei mutierte SRF-Al-lele bekannt. In Pruned-Mutanten sind Zellen des respiratorischen Trachaensystems nicht in der Lage, zytoplasmatische Fortsatze auszubilden. Blistered-Mutanten hingegen weisen eine defekte Adhasion zwischen der ventralen und dorsalen Flugeloberflache au. Interessanterweise scheinen beiden Phanotypen Defekte des Zytoskeletts zugrunde zu liegen. Um die biologische Funktion von SRF im Saugerorganismus zu untersuchen, wurde in der Arbeitsgruppe von A.Nordheim eine knock-out Mausmutante des Srf Gens hergestellt. SRF-defiziente Mausembryonen sterben bereits in utero zu Beginn der Gastrulation. Es erfolgt keine Differenzierung mesodermaler Zellen und die Expression bekannter SRF-Zielgene ist stark beeintrachtigt. Zur Aufklarung der moleukaren und zellularen Grundlagen der beschriebenen Phanotypen wurde ein embryonales Stammzell (ES)-System, bestehend aus Srf~(+/+),Srf~(-/+)und Srf~(-/-) Zellinien, etabliert. AuBerdem wurde durch Einbringen von SRF in Srf~(-/-) Zellen eine Rescue Zellinie hergestellt. Anhand dieses genetischen Zellsystems wurde zunachst die Rolle von SRF fur die Proliferation untersucht. Im Gegensatz zu somatischen Zellen scheint SRF fur die Proliferation embryonaler Stammzellen entbehrlich zu sein. Hingegen war die Aktivierbarkeit der immediate-early Gene c-fos und egr-1 nach Stimulation durch Serum oder Phorbolester in Abwesenheit von SRF deutlich verringert.