TY  - THES
A1  - Bühler, Miriam
T1  - The role of (xeno)hormone-activated GPER1 for centrosome amplification and whole chromosomal instability in colon cell lines
N2  - The G protein-coupled estrogen receptor (GPER1) is acknowledged as an important mediator of estrogen signaling. Given the ubiquitous expression of GPER1, it is likely that the receptor plays a role in a variety of malignancies, not only in the classic hormonally regulated tissues (e.g., breast, ovary, and prostate), but also in the colon. As colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer in both men and women worldwide and environmental factors and dietary habits are important risk factors, it is increasingly recognized that natural and synthetic hormones and their associated receptors might play a role in CRC. Through oral consumption, environmental contaminants with endocrine activity are in contact with the gastrointestinal mucosa, where they might exert their toxic effects. Although GPER1 has been shown to be engaged in physiological and pathophysiological processes, its role in CRC remains poorly understood. Thus, pro- as well as anti-tumorigenic effects are described in the literature. This thesis has uncovered novel roles of GPER1 in mediating major CRC-associated phenotypes in transformed and non-transformed colon cell lines. Exposure to the estrogens 17β-estradiol (E2), bisphenol-A (BPA) and diethylstilbestrol (DES) but also the androgen dihydrotestosterone (DHT) resulted in GPER1-dependent induction of supernumerary centrosomes, whole chromosomal instability (w-CIN) and aneuploidy. Indeed, both knockdown and inhibition of GPER1 attenuated the generation of (xeno)hormone-driven supernumerary centrosomes and karyotype instability. Mechanistically, (xeno)hormone-induced centrosome amplification was associated with transient multipolar mitosis and the generation of so called anaphase “lagging” chromosomes. The results of this thesis propose a GPER1/PKA/AKAP9-pathway in regulating centrosome numbers in colorectal cancer cells and the involvement of the centriolar protein centrin. Remarkably, exposure to (xeno)hormones resulted in atypical enlargement and unexpected phosphorylation of the centriole marker centrin in interphase. These findings provide a novel role for GPER1 in key CRC-prone lesions and shed light on underlying mechanisms that involve GPER1 function in the colon. Elucidating to what extent centrosomal proteins are involved in the GPER1-mediated aneugenic effect will be an important task for future studies. The present study was intended to lay a first foundation to understand the molecular basis and potential risk factors of CRC which might help to reduce the use of laboratory animals. Since numerous animal experiments are conducted in biomedical research, the development of alternative methods is indispensable. The Federal Institute for Risk Assessment (BfR) as the German Center for the Protection of Laboratory Animals (Bf3R) addresses this issue by uncovering underlying mechanisms leading to colorectal cancer as necessary prerequisite in order to develop alternative methods.
N2  - Der G-Protein-gekoppelte Östrogenrezeptor (GPER1) ist als wichtiger Vermittler von Östrogensignalen bekannt. Angesichts der ubiquitären Expression von GPER1 ist es wahrscheinlich, dass der Rezeptor bei einer Vielzahl von Krebserkrankungen eine Rolle spielt, nicht nur in den klassischen hormonell regulierten Geweben (z. B. Brust, Eierstöcke und Prostata), sondern auch im Darm. Da Darmkrebs (Colorectal cancer, CRC) weltweit die dritthäufigste Krebserkrankung sowohl bei Männern als auch bei Frauen ist und Umweltfaktoren und Ernährungsgewohnheiten wichtige Risikofaktoren darstellen, geht man zunehmend davon aus, dass natürliche und synthetische Hormone und ihre zugehörigen Rezeptoren eine Rolle im Darmkrebs spielen könnten. Durch orale Aufnahme kommen Umweltschadstoffe mit endokriner Aktivität mit der Magen-Darm-Schleimhaut in Kontakt, wo sie ihre toxischen Wirkungen entfalten könnten. Obwohl gezeigt wurde, dass GPER1 an physiologischen und pathophysiologischen Prozessen beteiligt ist, ist seine Rolle im Darmkrebs nach wie vor unzureichend geklärt. So werden in der Literatur sowohl Tumor-fördernde als auch -hemmende Wirkungen beschrieben werden. In dieser Arbeit wurden neue Rollen von GPER1 bei der Vermittlung wichtiger Darmkrebs-assoziierter Phänotypen in transformierten und nicht-transformierten Kolonzelllinien aufgedeckt. Die Exposition gegenüber den Östrogenen 17β-Östradiol (E2), Bisphenol-A (BPA) und Diethylstilbestrol (DES), aber auch dem Androgen Dihydrotestosteron (DHT) führte zu einer GPER1-abhängigen Induktion von überzähligen Zentrosomen, chromosomaler Instabilität (w-CIN) und Aneuploidie. Sowohl der Knockdown, als auch die Inhibierung von GPER1 verringerten die Entstehung von (xeno)hormon-bedingten überzähligen Zentrosomen und Karyotyp Instabilität. Mechanistisch gesehen war die (Xeno-)Hormon-induzierte Zentrosomen Amplifikation mit einer vorübergehenden multipolaren Mitose und der Bildung von sogenannten Anaphasen „lagging“ Chromosomen verbunden. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten auf einen GPER1/PKA/AKAP9-Weg zur Regulierung der Zentrosomenzahl in Darmkrebszellen und eine Beteiligung des zentriolären Proteins Zentrin hin. Bemerkenswerterweise führte die Exposition gegenüber (Xeno-)Hormonen zu einer atypischen Vergrößerung und unerwarteten Phosphorylierung des Zentriolen Markers Centrin in der Interphase. Diese Ergebnisse enthüllen eine neue Rolle für GPER1 in wichtigen, mit Darmkrebs assoziierten Läsionen und geben Aufschluss auf die zugrundeliegenden Mechanismen der GPER1-Funktion im Darm. Die Aufklärung zu welchem Ausmaßes zentrosomale Proteine an der GPER1-vermittelten aneugenischen Wirkung beteiligt sind, wird eine wichtige Aufgabe für zukünftige Studien sein. Mit der vorliegenden Studie sollte eine erste Grundlage für das Verständnis der molekularen Grundlagen und potenziellen Risikofaktoren von Darmkrebs geschaffen werden, was dazu beitragen könnte, den Einsatz von Versuchstieren zu reduzieren. Da in der biomedizinischen Forschung zahlreiche Tierversuche durchgeführt werden, ist die Entwicklung von Alternativmethoden unerlässlich. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) als Deutsches Zentrum zum Schutz von Versuchstieren (Bf3R) widmet sich diesem Thema, indem es die zugrundeliegenden Mechanismen, die zu Darmkrebs führen, als notwendige Voraussetzung für die Entwicklung alternativer Methoden aufdeckt.
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KW  - (Xeno)Hormone
Y1  - 2023
ER  -