Zytostatika werden seit über 50 Jahren erfolgreich zur Behandlung von Krebserkrankungen eingesetzt. Im Detail ist allerdings unklar, welche zellulären Prozesse beim Einsatz von Zytostatika betroffen sind. Diese Arbeit zeigt, dass man die rRNA-Synthese, und damit die Hauptfunktion des Nukleolus, mit einer Reihe zytostatisch wirksamer Substanzen hemmen kann. Es gibt prinzipiell zwei Arten der Hemmung, die Transkriptions- oder die Prozessierungshemmung. Als besonders wirksame Zytostatikaklassen lassen sich die Interkalantien (Transkriptionshemmer) sowie die Kinaseinhibitoren und die Translationsinhibitoren (Prozessierungshemmer) definieren. Sie hemmen die rRNA-Synthese spezifisch, vollständig und zum Teil nicht-genotoxisch. Eine blockierte rRNA-Synthese führt zu mehreren definierbaren zellulären Stressantworten. Die Mehrheit der wirksamen Substanzen erzeugt eine Disintegration des Nukleolus, die einhergeht mit der Translokation nukleolärer Proteine (Nukleophosmin, Pescadillo1, Fibrillarin) aus dem Nukleolus sowie der Induktion von p53. Ausgewählte Substanzen sind auch in Kombinationen auf rRNA-Synthesehemmung und p53-Induktion getestet worden. Dabei konnten sowohl additive wie synergistische Phänomene bei der Hemmung der rRNA-Synthese nachgewiesen werden. Die Kombination aus 5-FU und Flavopiridol ist von besonderem Interesse, da sie neue Perspektiven zur Erforschung der molekularen rRNA-Synthesemechanismen aufzeigt und gleichzeitig Anreize zur Verbesserung klinischer Therapieschemata bietet. Die Kinaseinhibitoren an sich stellen eine interessante Zytostatikaklasse dar. Mit ihnen lassen sich eine überschaubare Anzahl nukleolärer Kinasen hemmen, was zu einer starken Hemmung der rRNA-Prozessierung führt. Spezifische nukleolärer Kinasen könnten deshalb als Zielproteine zur Entwicklung neuer Chemotherapeutika interessant sein. Auf diesem Feld sind weitere Experimente nötig, um einen klareren Einblick in die molekulare Wirkung und Regulation der Kinasen in der Ribosomenbiogenese zu bekommen.
Die Bedeutung dieser Arbeit liegt darin, mit dem Nukleolus ein Subkompartiment zu untersuchen, das mit der Ribosomenbiogenese als Hauptfunktion an vielen Prozessen der Wachstums-, Proliferations- und Zellzyklusregulation beteiligt ist. Die Ribosomenbiogenese wir mit einer großen Zahl unterschiedlichster zytostatisch wirksamer Substanzen auf mögliche therapeutische Angriffspunkte überprüft.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 1.1 Anfänge der Nukleolusforschung
- 1.2 Nukleoläre Struktur und Proteom
- 1.3 Nukleoläre Funktionen: Hauptfunktion Ribosomenbiogenese
- 1.4 Weitere nukleoläre Funktionen: Biogenese nicht-ribosomaler Ribonukleoproteine
- 1.5 Ribosomenbiogenese im Kontext von Zellzyklus und Proliferation
- 1.6 Der Nukleolus als Stresssensor
- 2. Aufgabenstellung
- 3. Material
- 3.1 Zytostatika
- 3.2 Chemikalien
- 3.3 Puffer und Lösungen
- 3.4 Kulturmedien
- 3.5 Antikörper
- 3.6 Zelllinien
- 3.7 Verbrauchsmaterialien
- 3.8 Geräte
- 3.9 Software
- 4. Methoden
- 4.1 Zellkultur
- 4.1.1 Auftauen von Zellen
- 4.1.2 Kultivieren von Zellen
- 4.1.3 Plattieren von Zellen
- 4.1.4 Einfrieren von Zellen
- 4.2 Metabolisches Markierungsexperiment
- 4.2.1 In vivo Markierung
- 4.2.2 Isolierung der Gesamtzell-RNA
- 4.2.3 Agarosegelelektrophorese
- 4.2.4 Trocknen
- 4.2.5 Autoradiographie und Quantifizierung
- 4.3 Immunfluoreszenzmikroskopie
- 4.4 Western-Analyse
- 5. Ergebnisse
- 5.1 Einfluss der Zytostatika auf die rRNA-Synthese
- 5.2 Einfluss der Zytostatika auf die nukleoläre Struktur
- 5.3 Einfluss der Zytostatika auf die p53-Menge
- 5.4 Kombinationsexperimente
- 6. Diskussion
- 6.1 Einfluss der Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese
- 6.2 Nukleolärer Stress - strukturelle Folgen der Zytostatikabehandlungen
- 6.3 Nukleolärer Stress - funktionale Folgen der Zytostatikabehandlungen
- 6.4 Nukleolus und Ribosomenbiogenese als Ziel in der Chemotherapie
- 7. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht die Auswirkungen verschiedener Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese. Hauptziel ist die Klärung, ob und wie Zytostatika die rRNA-Synthese hemmen und damit antiproliferative Wirkungen auslösen. Die Arbeit analysiert den Einfluss auf rRNA-Transkription und -Prozessierung, die nukleoläre Struktur, die Lokalisation von Nukleophosmin (NPM) und die p53-Menge.
- Wirkung verschiedener Zytostatika auf die rRNA-Synthese
- Unterscheidung der Wirkungen auf rRNA-Transkription und -Prozessierung
- Konzentrationsabhängige Wirkungen auf die rRNA-Synthese
- Auswirkungen chemotherapeutischen Stresses auf die nukleoläre Struktur und p53-Menge
- Wirkungen kombinierter Chemotherapeutika auf die rRNA-Synthese
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Nukleolusforschung, beginnend mit seiner Entdeckung bis hin zu aktuellen Erkenntnissen über seine Struktur, Proteom und Funktionen, insbesondere die Ribosomenbiogenese. Es werden die komplexen Prozesse der rRNA-Synthese, -Modifikation und -Prozessierung detailliert beschrieben, und der Nukleolus wird als dynamische Struktur und Stresssensor präsentiert, dessen Funktion eng mit dem Zellzyklus und der Proliferation verknüpft ist. Der Einfluss von Stressoren auf die nukleoläre Struktur und die p53-Antwort wird ebenfalls erörtert.
2. Aufgabenstellung: Die Aufgabenstellung definiert das Hauptziel der Arbeit: die Untersuchung der Wirkung verschiedener Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese, indem der Einfluss auf die rRNA-Synthese, die nukleoläre Struktur, die NPM-Lokalisation und die p53-Menge analysiert wird. Spezifische Forschungsfragen werden formuliert, um die verschiedenen Aspekte der zytotoxischen Wirkung zu untersuchen.
3. Material: Dieses Kapitel listet detailliert alle verwendeten Materialien auf, einschließlich Zytostatika, Chemikalien, Puffer, Lösungen, Antikörper, Zelllinien, Verbrauchsmaterialien und Geräte. Die Liste der Zytostatika umfasst eine breite Auswahl verschiedener Klassen und Gruppen, um eine umfassende Analyse zu gewährleisten.
4. Methoden: Dieses Kapitel beschreibt die verwendeten Methoden, darunter Zellkulturtechniken (Auftauen, Kultivieren, Plattieren, Einfrieren), das metabolische Markierungsexperiment zur Messung der rRNA-Synthese, Immunfluoreszenzmikroskopie zur Analyse der Proteinlokalisation und Western-Analyse zur Quantifizierung von Proteinen. Die detaillierten Protokolle ermöglichen die Reproduzierbarkeit der Experimente.
5. Ergebnisse: Dieses Kapitel präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Experimente. Es werden die Wirkungen der verschiedenen Zytostatika auf die rRNA-Synthese (Transkription und Prozessierung), die nukleoläre Struktur und die p53-Menge detailliert beschrieben und mit Abbildungen und Tabellen illustriert. Ausgewählte Kombinationsexperimente mit verschiedenen Zytostatika werden ebenfalls vorgestellt und analysiert.
Schlüsselwörter
Nukleolus, Ribosomenbiogenese, rRNA-Synthese, Zytostatika, Chemotherapie, Nukleophosmin (NPM), Pescadillo1 (Pes), Fibrillarin (Fib), p53, Zellzyklus, Proliferation, Stressantwort, Transkription, Prozessierung, Immunfluoreszenzmikroskopie, Western-Analyse.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Diplomarbeit: Auswirkungen von Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese
Was ist das Thema der Diplomarbeit?
Die Diplomarbeit untersucht die Auswirkungen verschiedener Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese in Zellen. Der Fokus liegt auf der Klärung, ob und wie Zytostatika die rRNA-Synthese hemmen und somit antiproliferative Wirkungen auslösen.
Welche Aspekte der Ribosomenbiogenese werden untersucht?
Die Arbeit analysiert den Einfluss der Zytostatika auf die rRNA-Transkription und -Prozessierung, die nukleoläre Struktur, die Lokalisation von Nukleophosmin (NPM) und die p53-Menge.
Welche Zytostatika wurden verwendet?
Die Diplomarbeit verwendet eine breite Auswahl verschiedener Zytostatika, deren genaue Zusammensetzung im Kapitel "Material" detailliert aufgeführt ist. Die Auswahl deckt verschiedene Klassen und Gruppen ab, um eine umfassende Analyse zu ermöglichen.
Welche Methoden wurden angewendet?
Die angewendeten Methoden umfassen Zellkulturtechniken (Auftauen, Kultivieren, Plattieren, Einfrieren), ein metabolisches Markierungsexperiment zur Messung der rRNA-Synthese, Immunfluoreszenzmikroskopie zur Analyse der Proteinlokalisation und Western-Analyse zur Quantifizierung von Proteinen. Detaillierte Protokolle gewährleisten die Reproduzierbarkeit der Experimente.
Welche Ergebnisse wurden erzielt?
Die Ergebnisse präsentieren die Wirkungen der Zytostatika auf die rRNA-Synthese (Transkription und Prozessierung), die nukleoläre Struktur und die p53-Menge. Diese werden detailliert beschrieben und mit Abbildungen und Tabellen illustriert. Die Arbeit beinhaltet auch die Analyse von Kombinationsexperimenten mit verschiedenen Zytostatika.
Welche Schlussfolgerungen werden gezogen?
Die Diskussion analysiert den Einfluss der Zytostatika auf die Ribosomenbiogenese, die strukturellen und funktionellen Folgen des nukleolären Stresses und die Bedeutung des Nukleolus und der Ribosomenbiogenese als Ziel in der Chemotherapie. Die konkreten Schlussfolgerungen sind im Kapitel "Diskussion" und "Zusammenfassung" zusammengefasst.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit am besten?
Schlüsselwörter: Nukleolus, Ribosomenbiogenese, rRNA-Synthese, Zytostatika, Chemotherapie, Nukleophosmin (NPM), Pescadillo1 (Pes), Fibrillarin (Fib), p53, Zellzyklus, Proliferation, Stressantwort, Transkription, Prozessierung, Immunfluoreszenzmikroskopie, Western-Analyse.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit ist gegliedert in sieben Kapitel: Einleitung, Aufgabenstellung, Material, Methoden, Ergebnisse, Diskussion und Zusammenfassung. Jedes Kapitel ist im Inhaltsverzeichnis detailliert aufgeführt und im Abschnitt "Zusammenfassung der Kapitel" kurz beschrieben.
Wo finde ich detaillierte Informationen zu den einzelnen Kapiteln?
Eine detaillierte Zusammenfassung jedes Kapitels findet sich im Abschnitt "Zusammenfassung der Kapitel" der Arbeit. Weitere Informationen sind in den jeweiligen Kapiteln der vollständigen Arbeit enthalten.
Für wen ist diese Arbeit bestimmt?
Diese Arbeit ist für Wissenschaftler und Studenten im Bereich der Zellbiologie, Molekularbiologie und Onkologie gedacht, die sich für die Auswirkungen von Zytostatika auf die Zelle interessieren. Die Arbeit ist auf akademische Zwecke ausgerichtet.
- Arbeit zitieren
- Kaspar Burger (Autor:in), 2008, Auswirkungen von chemotherapeutischem Stress auf die Struktur und die Funktion des Nukleolus, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/174250
