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Proteomanalyse humaner Schilddrüsenzellen kultiviert unter Einfluss simulierter Schwerelosigkeit

Pietsch, Jessica - Freie Universität Berlin (2012)


Der Wegfall der Erdanziehung hat auf viele Funktionen des Körpers, wie zum Beispiel auf die Muskeln und Knochen, negative Auswirkungen. Auch auf zellulärer Ebene wurden bei Versuchen zum Beispiel an Bord des Space Shuttles zahlreiche Veränderungen auf die Regulation von Proteinen und Genen beobachtet.

Die Fragestellung der vorliegenden Arbeit war, ob und welche Proteine in Zellen nach Einwirkung simulierter Schwerelosigkeit verändert waren. Untersucht wurden Zellen der Schilddrüse (HTU-5), eines follikulären Schilddrüsenkarzinoms (ML-1), einer Metastase eines follikulären Schilddrüsenkarzinoms im Brustbein (CGTH W-1) und einer Metastase eines follikulären Schilddrüsenkarzinoms in einem Lymphknoten (FTC-133). Die Zellen wurden über die Dauer unterschiedlicher Zeiträume auf einer Random Positioning Machine (RPM) unter simulierter Schwerelosigkeit kultiviert und die gewonnenen Zellproben mit einer massenspektrometrischen Untersuchung untersucht. Für diese Untersuchung wurden die Proteine erst entsprechend ihrer isoelektrischen Punkte (FF-IEF) und anschließend entsprechend ihrer Molekulargewichte (SDS-PAGE) voneinander getrennt. Nach Färbung der Gele wurden ausgewählte Proteinbanden massenspektrometrisch untersucht.

Ein Vergleich mit der Literatur ergab, dass von 235 identifizierten Proteinen 37 erstmalig für die Schilddrüse beschrieben wurden. Der Vergleich der MascotTM Scores/emPAI-Werte einiger Proteine unterschied sich für die µg Proben zum Teil deutlich von den 1g Proben. Zur Überprüfung der Aussagekraft dieser Unterschiede wurden für einige Proteine Western Blot Analysen durchgeführt, die die Unterschiede der Massenspektrometrie nur teilweise bestätigen konnten. Jedoch lieferten diese Proteine zusammen Hinweise darauf, dass die Apoptoserate unter µg begünstigt ist oder die für Krebszellen typische Inhibierung der Apoptose geschwächt wird. Enzyme der Glycolyse und Proteine des Cytoskeletts wurden in weiteren Western Blot Analysen für die verschiedenen Zeiträume näher untersucht. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Herkunft der untersuchten Zelllinien einen entscheidenden Einfluss darauf hat, wie die Zellen auf Schwerelosigkeit reagieren und sich anpassen, um zu überleben. Bei den untersuchten Zellen der Schilddrüse zeigte die Zelllinie ML-1 die beste Adaptierung an die Schwerelosigkeit, Zellen der Zelllinie CGTH W-1 die schlechteste. Für die Zelllinie FTC-133 fanden sich Hinweise darauf, dass karzinogene Eigenschaften reduziert werden und die Zellen möglicherweise einen gesunderen Metabolismus aufweisen. Diese Unterschiede im Detail genau zu klären sind Aufgaben zukünftiger Versuche. Zum einen sollte die Regulation des Auf- und Abbau und der Bewegung des Cytoskletts im Hinblick auf daran beteiligte Signalkaskaden genauer untersucht werden. Darüber hinaus sollte der Metabolismus der verschiedenen Schilddrüsentumorzelllinien eingehender untersucht werden. Die Verwendung von Zwischenprodukten der Glycolyse zum Aufbau von Molekülen, die für die Bildung neuer Strukturen in der Zelle benötigt werden, könnte Hinweise darauf geben, wie Zellen auf µg reagieren.


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