Die ersten beiden Arbeitstage am IMBA - Was ist RANK?
14:22 / 10.08.2009
Mein Betreuer ist Verena Sigl, eine Studentin die am IMBA (Institute for Molecular Biotechnology) ihre Diplomarbeit schreibt. Mit ihr werde ich an einem Protein namens RANK (Receptor Activator of NF-κB) in der Gruppe von Prof. Dr. Josef Penninger arbeiten. NF-κB ist ein Protein, welches die Transkription (RNA-Synthese) beeinflussen kann, ein so genannter Transkriptionsfaktor. Ich habe ein Mail erhalten in dem Verena die bisher bekannten Funktionen von RANK erklärt: RANK ist ein Rezeptor und wird über seinen Liganden RANKL aktiviert. Danach kommt es zu verschiedenen Signalkaskaden, deren Verlauf Situationsabhängig ist. Das für RANK kodierende Gen wurde früher als Schlüsselgen für den Knochenauf und -abbau beschrieben. Die Aktivität von RANK ist notwendig, damit Osteoclasten, jene Zellen, die für den Knochenabbau zuständig sind, richtig gebildet werden und heranreifen können. Ist RANK also defekt oder funktioniert eine andere Komponente der Signalkaskade nicht mehr, kann kein Knochenabbau mehr stattfinden. RANK- und RANKL-Knockout-Mäuse leiden daher unter schwerer Osteopetrose.
Knockout-Maus: Das Ziel der Herstellung von Knockout-Mäusen ist es, ein bestimmtes Gen einer Maus gezielt zu deaktivieren. Dazu werden vorerst Chimären hergestellt. Das passiert indem man gentechnisch veränderte embryonale Stammzellen, in welchen das betreffende Gen inaktiviert wurde, in einen Embryo injiziert wird und dieser ausgetragen wird. Die Zellen der resultierenden chimärischen Maus haben sich also entweder aus den natürlichen oder aus den veränderten Stammzellen entwickelt, das heißt jede Zelle trägt entweder veränderte oder unveränderte DNA in sich – ebenso die Keimzellen. Jetzt werden die Chimären mit Wildtypen rückgekreuzt. Verschmilzt jetzt eine veränderte Keimzelle der chimärischen Maus mit einer Wildtyp-Keimzelle, erhalten wir heterozygote Tiere, jede ihrer Zellen trägt sowohl das veränderte, als auch das unveränderte Gen in sich. Die Heterozygoten werden wiederum miteinander gekreuzt um homozygote Mäuse zu erhalten. In ihnen wurde das Gen vollständig ausgeknockt.
Eine weitere Funktion von RANK wurde erst kürzlich herausgefunden: Wenn RANK- oder RANKL-Knockout-Mäuse (also Mäuse deren RANK-Gen gentechnisch inaktiv gemacht wurde) Junge bekommen, dann sterben diese aufgrund der nicht funktionierenden Milchproduktion der Mutter. RANK ist also auch notwendig, damit in der Schwangerschaft aus dem Brustepithel Strukturen zur Milchproduktion entstehen können. Ein weiteres Gen, welches hierbei von RANK in der Signalkaskade aktiviert wird ist Cyclin D1. Man weiß, dass es nötig ist um die Proliferation von Zellen voranzutreiben, das heißt die Gewebevermehrung also Zellteilung. Und da RANK also die Expression von Cyclin D1 beeinflusst, vermutet man, dass es bei der Entstehung von Mammakarzinomen eine Rolle spielt. Ob das wirklich so ist, gilt es nun herauszufinden, und genau das versuchen wir.
Knockout-Maus: Das Ziel der Herstellung von Knockout-Mäusen ist es, ein bestimmtes Gen einer Maus gezielt zu deaktivieren. Dazu werden vorerst Chimären hergestellt. Das passiert indem man gentechnisch veränderte embryonale Stammzellen, in welchen das betreffende Gen inaktiviert wurde, in einen Embryo injiziert wird und dieser ausgetragen wird. Die Zellen der resultierenden chimärischen Maus haben sich also entweder aus den natürlichen oder aus den veränderten Stammzellen entwickelt, das heißt jede Zelle trägt entweder veränderte oder unveränderte DNA in sich – ebenso die Keimzellen. Jetzt werden die Chimären mit Wildtypen rückgekreuzt. Verschmilzt jetzt eine veränderte Keimzelle der chimärischen Maus mit einer Wildtyp-Keimzelle, erhalten wir heterozygote Tiere, jede ihrer Zellen trägt sowohl das veränderte, als auch das unveränderte Gen in sich. Die Heterozygoten werden wiederum miteinander gekreuzt um homozygote Mäuse zu erhalten. In ihnen wurde das Gen vollständig ausgeknockt.
Eine weitere Funktion von RANK wurde erst kürzlich herausgefunden: Wenn RANK- oder RANKL-Knockout-Mäuse (also Mäuse deren RANK-Gen gentechnisch inaktiv gemacht wurde) Junge bekommen, dann sterben diese aufgrund der nicht funktionierenden Milchproduktion der Mutter. RANK ist also auch notwendig, damit in der Schwangerschaft aus dem Brustepithel Strukturen zur Milchproduktion entstehen können. Ein weiteres Gen, welches hierbei von RANK in der Signalkaskade aktiviert wird ist Cyclin D1. Man weiß, dass es nötig ist um die Proliferation von Zellen voranzutreiben, das heißt die Gewebevermehrung also Zellteilung. Und da RANK also die Expression von Cyclin D1 beeinflusst, vermutet man, dass es bei der Entstehung von Mammakarzinomen eine Rolle spielt. Ob das wirklich so ist, gilt es nun herauszufinden, und genau das versuchen wir.
