Funktionelle Analyse von Brustkrebs-Suszeptibilitätsgenen

Fragestellung: Die Brustkrebs-Suszeptibilitätsgene BRCA1 und BRCA2 kodieren für Proteine, welche es Mammaliazellen ermöglichen DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) via homologer DNA-Rekombination (HR) zu reparieren (Stark et al. 2004). Das Tumorsuppressorgen Tp53 ist bei Li-Fraumeni-Patienten mit hoher Brustkrebs-Inzidenz mutiert. Das Tp53-Genprodukt p53 überwacht die Genauigkeit der HR zusätzlich zu seinen Wachstums-regulatorischen Funktionen. Darüber hinaus deuten jüngste Daten daraufhin, dass Aktivitäts-Änderungen bei weiteren DSB-Reparatur-Faktoren (u.a. ATM, Chk2, Rad51, Rad54, Xrcc2, Xrcc3, Lig4) ebenfalls eine Rolle bei der Entstehung von familiären wie auch von sporadischen Formen des Mammakarzinoms spielen (Thompson and Schild, 2002).

Methodik: Erfolgreiche DSB-Reparatur-Ereignisse wurden durch Reaktivierung von zellulärer EGFP-Autofluoreszenz detektiert (Akyüz et al., 2002). So wurde die DNA-Reparatur-Frequenz mittels FACS-Analyse als Anteil der grün fluoreszierenden Zellen innerhalb der transfizierten Zellpopulation gemessen.

Ergebnisse: DSB-Reparatur-Aktivitäten wurden in Zellen mit unterschiedlichem TP53-, BRCA1-, bzw. BRCA2-Status qualitativ und quantitativ untersucht. Vergleichende Analysen zeigten, dass die DSB-Reparatur regulierenden Aktivitäten von p53 durch dieselben Mutationen verloren gehen, die bei Krebspatienten auftauchen (Akyüz et al., 2002). Untersuchungen mit Zellen, welche mutiertes BRCA1 oder BRCA2 tragen, demonstrierten, dass BRCA1 nicht-homologes End Joining (NHEJ) inhibiert. Dies zeigt, dass BRCA1 mutagenen DSB-Reparatur-Ereignissen, nämlich der ungenauen Verknüpfung von DNA-Enden, entgegenwirkt, wohingegen BRCA2 den sehr genauen Reparaturweg des HR fördert.

Schlussfolgerung: Wir setzten den Fluoreszenz-basierten DSB-Reparatur-Test ein, um die entscheidenden Brustkrebs-Suszeptibilitätsgene funktionell zu analysieren. Auf diese Weise wurde festgestellt, dass Defekte in der Überwachung distinkter DSB-Reparatur-Reaktionswege mit Mutationen in den Genen TP53, BRCA1 bzw. BRCA2 assoziiert sind. Interessanterweise wurde für p53-Hotspot-Mutanten eine gute Korrelation hergestellt zwischen der individuellen DNA-Reparatur-Defizienz und der Häufigkeit für das Auftauchen der spezifischen Mutation. Deswegen stellt unsere Entwicklung eines DSB-Reparatur-Tests in menschlichen Zellen möglicherweise den ersten Schritt auf dem Wege zur Entwicklung eines Verfahrens zur Identifizierung des individuellen Brustkrebs-Risikos dar.