Wegen weltweiter Zunahme von Patienten mit eingeschränkter Immunkompetenz haben die Entwicklung und der Einsatz von Antiherpes-Virustatika eine große Bedeutung hinsichtlich der antiviralen Therapie. Auch bei der Tumorgentherapie spielen diese Medikamente (u.a. Aciclovir, Ganciclovir) eine Rolle. In diesem Projekt untersuchen wir die molekularen Mechanismen der Apoptose, Gentoxizität und DNA-Reparatur nach Exposition von gentechnisch veränderten Herpesvirus-Thymidinkinase (HSV)exprimierenden Säugerzellen mit Antiherpes-Virustatika vom Typ der Nukleosidanaloga.

Tomicic MT, Friedrichs C, Christmann M, Wutzler P, Thust R, Kaina B. (2003) Apoptosis induced by (E)-5-(2-bromovinyl)-2'-deoxyuridine in varicella zoster virus thymidine kinase-expressing cells is driven by activation of c-Jun/activator protein-1 and Fas ligand/caspase-8. Mol Pharmacol. 63(2):439-49.

Tomicic MT, Bey E, Wutzler P, Thust R, Kaina B. (2002) Comparative analysis of DNA breakage, chromosomal aberrations and apoptosis induced by the anti-herpes purine nucleoside analogues aciclovir, ganciclovir and penciclovir. Mutat Res. 505(1-2):1-11.

Tomicic MT, Thust R, Kaina B. (2002) Ganciclovir-induced apoptosis in HSV-1 thymidine kinase expressing cells: critical role of DNA breaks, Bcl-2 decline and caspase-9 activation. Oncogene. 21(14):2141-53.

Tomicic MT, Thust R, Sobol RW, Kaina B. (2001) DNA polymerase beta mediates protection of mammalian cells against ganciclovir-induced cytotoxicity and DNA breakage. Cancer Res. 2001 61(20):7399-403.

Dieses Projekt wurde durch die DFG gefördert und ist nun abgeschlossen.

UV-C Strahlung ist sowohl toxisch, mutagen als auch klastogen. Zu den wichtigsten über UV-C Licht induzierten Läsionen gehören Cyclobutanpyrimidindimere und 6-4 Photoprodukte, welche die Replikation stören.  Die UV-C induzierte Zytotoxizität wird zum großen Teil über Apoptose vermittelt. Zellen, die UV-C induzierte DNA-Schäden nicht reparieren können, sind hypersensitiv hinsichtlich der Apoptoseinduktion. Zwei Faktoren, welche bei der Reparatur dieser Läsionen eine wichtige Rolle spielen, sind c-fos und p53. Wir konnten bereits zeigen, dass p53-defiziente und c-fos defiziente Zellen hypersensitiv gegenüber UV-C Bestrahlung sind und die molekularen Mechanismen der Apoptose aufklären.

Tomicic MT, Christmann M; Kaina B (2005) Apoptosis in UV-C light irradiated p53 wild-type, apaf-1 and p53 knockout mouse embryonic fibroblasts: interplay of receptor and mitochondrial pathway. Apoptosis, 10(6):1295-304.

Tomicic MT, Christmann M, Fabian K, Kaina B. (2005) Apaf-1 deficient mouse fibroblasts are resistant to MNNG and MMS-induced apoptotic death without attenuation of Bcl-2 decline. Toxicol Appl Pharmacol.207(2 Suppl):117-22.

Christmann M, Tomicic MT, Aasland D, Kaina B. (2007) A role for UV-light-induced c-Fos: Stimulation of nucleotide excision repair and protection against sustained JNK activation and apoptosis. Carcinogenesis. 2007 Jan;28(1):183-90.

Dieses Projekt wurde durch die DFG gefördert und ist nun abgeschlossen.

Neben UV-C Strahlung existiert eine Vielzahl von anderen genotoxischen Agenzien, die ihre Wirkung über die Blockierung der Replikation entfalten. Hierzu gehören unterschiedliche Zytostatika wie die Chloronitrosoharnstoffe Cyclophosphamid ACNU, BCNU und CCNU, direkte Crosslinker wie Cisplatin und Transplatin und die Gruppe der Topoisomerase I Inhibitoren. Zu den Topo I Inhibitoren gehören Camptothecin und Topotecan. Beide Substanzen führen zu einer Blockierung der Topoisomerase nach der Inzission in einen Strang der DNA. Durch diese Blockierung bleibt Topo I auf der DNA gebunden und interferiert während der Replikation mit der DNA-Polymerase, was zu einem Replikationsstop führt. Im Rahmen der Reparatur dieser Läsion kommt es zu einem proteosomalen Abbau der Topo I und zur Wiederaufnahme der Replikation.

In dem aktuellen Projekt soll sowohl die Rolle von p53 in der Topotecan vermittelten Apoptose als auch die Rozessierung der  Topotecan-induzierten DNA-Schäden in p53 profizienten und defizienten MEFs sowie in p53 profizienten und defizienten Glioblastomzellen untersucht werden. So konnte bereits gezeigt werden, dass p53 nach Behandlung mit dem Topoisomerase I Inhibitor Topotecan für die proteosomale Degradation der Topoisomerase I verantwortlich ist , welche ein entschiedender Schritt in der Reparatur der Topotecan-induzierten Läsionen spielt.

Tomicic MT, Christmann M, Kaina B. (2005) Topotecan-triggered degradation of topoisomerase I is p53-dependent and impacts cell survival. Cancer Res. 65(19):8920-6.

Drei weitere Resistenzmarker welche bei der Therapie mit Topotecan eine Rolle spielen sind die anti-apoptotischen Proteine XIAP, und Survivin sowie das DNA-Reparaturprotein WRN. Ähnlich wie p53 spielt WRN eine protektive Rolle nach Topotecan-Behandlung, wobei es ebenfalls bei der proteosomalen Degradation von Topoisomerase I beteiligt ist und die Konversion von Einzel- in Doppelstrangbrüche verhindert. Die genauen Mechanismen wie p53 und WRN bei der Degradation von Topoisomerase beteiligt sind werden zur Zeit genauer untersucht.  

Christmann M, Tomicic MT, Gestrich C, Roos WP, Bohr VA, Kaina B. (2008) WRN protects against topo I but not topo II inhibitors by preventing DNA break formation.  DNA Repair (Amst). 7(12):1999-2009.

Tomicic MT, Christmann M, Kaina B (2010) Topotecan triggers apoptosis in p53-deficient cells by forcing degradation of XIAP and survivin thereby activating caspase-3-mediated Bid cleavage. J Pharmacol Exp Ther. 332(1):316-25.

Gefördert durch die DFG.