Einfluss der Glyoxalase 1 und ihres Inhibitors Curcumin auf Malignitätskriterien in ausgewählten Tumorentitäten

Trotz intensiver Forschung stellen bis heute maligne Tumorerkrankungen die zweithäufigste Todesursache in Industrienationen dar. Der Biochemiker Otto Warburg postulierte bereits vor 90 Jahren den nicht zu unterschätzenden Einfluss des Kohlenhydrat-Stoffwechsels in der malignen Entartung von Zellen. Als Nebenprodukt der Glykolyse entsteht das toxische Methylglyoxal, welches durch das nahezu ubiquitär vorkommende Glyoxalase-System neutralisiert werden kann. Speziell für die Glyoxalase 1 (Glo1) wird eine entscheidende Rolle in der Tumorgenese/-progression vermutet. In dieser Arbeit konnte basierend auf shRNA-vermittelten Glo1-knockdown Versuchen eine inhibitorische Rolle der Glo1 in der Ausbildung maligner Tumoreigenschaften wie Invasion, Migration und Proliferation in Astrozytomzellen gezeigt werden. Weiterhin wurde ein monoklonaler muriner Antikörper gegen die humane Isoform der Glo1 generiert und dessen Spezifität und Sensitivität bestätigt. Immunhistochemische Untersuchungen in primären Hirntumorgeweben offenbarten wiederum keine direkte Korrelation zwischen WHO-Stadium und Expressionsgrad bzw. subzellulärer Lokalisation der Glo1. Expressionsanalysen in malignen Tumorzelllinien unterschiedlicher Genese demonstrierten, dass besonders fortgeschrittene, therapieresistente Mamma- und Prostatakarzinomzellen niedrige Glo1-Level aufweisen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein zuvor identifizierter Inhibitor der Glo1 – das Phytotherapeutikum Curcumin – auf einen potentiellen Effekt in der Tumorprogression untersucht. Curcumin demonstrierte eine signifikante Reduktion der Proliferationsrate aller getesteter Tumorzelllinien. Darüber hinaus konnte ein in vivo -Tumormodell etabliert werden, mit welchem eine signifikante Tumorreduktion durch intraperitoneale und orale Applikation von Curcumin in Her-2/neu überexprimierenden Fibroblastenzellen erzielt wurde

Ethyl pyruvate combats human leukemia cells but spares normal blood cells

Ethyl pyruvate, a known ROS scavenger and anti-inflammatory drug was found to combat leukemia cells. Tumor cell killing was achieved by concerted action of necrosis/apoptosis induction, ATP depletion, and inhibition of glycolytic and para-glycolytic enzymes. Ethyl lactate was less harmful to leukemia cells but was found to arrest cell cycle in the G0/G1 phase. Both, ethyl pyruvate and ethyl lactate were identified as new inhibitors of GSK-3β. Despite the strong effect of ethyl pyruvate on leukemia cells, human cognate blood cells were only marginally affected. The data were compiled by immune blotting, flow cytometry, enzyme activity assay and gene array analysis. Our results inform new mechanisms of ethyl pyruvate-induced cell death, offering thereby a new treatment regime with a high therapeutic window for leukemic tumors

GASZ Is Essential for Male Meiosis and Suppression of Retrotransposon Expression in the Male Germline

Nuage are amorphous ultrastructural granules in the cytoplasm of male germ cells as divergent as Drosophila, Xenopus, and Homo sapiens. Most nuage are cytoplasmic ribonucleoprotein structures implicated in diverse RNA metabolism including the regulation of PIWI-interacting RNA (piRNA) synthesis by the PIWI family (i.e., MILI, MIWI2, and MIWI). MILI is prominent in embryonic and early post-natal germ cells in nuage also called germinal granules that are often associated with mitochondria and called intermitochondrial cement. We find that GASZ (Germ cell protein with Ankyrin repeats, Sterile alpha motif, and leucine Zipper) co-localizes with MILI in intermitochondrial cement. Knockout of Gasz in mice results in a dramatic downregulation of MILI, and phenocopies the zygotene–pachytene spermatocyte block and male sterility defect observed in MILI null mice. In Gasz null testes, we observe increased hypomethylation and expression of retrotransposons similar to MILI null testes. We also find global shifts in the small RNAome, including down-regulation of repeat-associated, known, and novel piRNAs. These studies provide the first evidence for an essential structural role for GASZ in male fertility and epigenetic and post-transcriptional silencing of retrotransposons by stabilizing MILI in nuage

Analysis of MicroRNA Expression in the Prepubertal Testis

Only thirteen microRNAs are conserved between D. melanogaster and the mouse; however, conditional loss of miRNA function through mutation of Dicer causes defects in proliferation of premeiotic germ cells in both species. This highlights the potentially important, but uncharacterized, role of miRNAs during early spermatogenesis. The goal of this study was to characterize on postnatal day 7, 10, and 14 the content and editing of murine testicular miRNAs, which predominantly arise from spermatogonia and spermatocytes, in contrast to prior descriptions of miRNAs in the adult mouse testis which largely reflects the content of spermatids. Previous studies have shown miRNAs to be abundant in the mouse testis by postnatal day 14; however, through Next Generation Sequencing of testes from a B6;129 background we found abundant earlier expression of miRNAs and describe shifts in the miRNA signature during this period. We detected robust expression of miRNAs encoded on the X chromosome in postnatal day 14 testes, consistent with prior studies showing their resistance to meiotic sex chromosome inactivation. Unexpectedly, we also found a similar positional enrichment for most miRNAs on chromosome 2 at postnatal day 14 and for those on chromosome 12 at postnatal day 7. We quantified in vivo developmental changes in three types of miRNA variation including 5′ heterogeneity, editing, and 3′ nucleotide addition. We identified eleven putative novel pubertal testis miRNAs whose developmental expression suggests a possible role in early male germ cell development. These studies provide a foundation for interpretation of miRNA changes associated with testicular pathology and identification of novel components of the miRNA editing machinery in the testis

Einfluss der Glyoxalase 1 und ihres Inhibitors Curcumin auf Malignitätskriterien in ausgewählten Tumorentitäten

Trotz intensiver Forschung stellen bis heute maligne Tumorerkrankungen die zweithäufigste Todesursache in Industrienationen dar. Der Biochemiker Otto Warburg postulierte bereits vor 90 Jahren den nicht zu unterschätzenden Einfluss des Kohlenhydrat-Stoffwechsels in der malignen Entartung von Zellen. Als Nebenprodukt der Glykolyse entsteht das toxische Methylglyoxal, welches durch das nahezu ubiquitär vorkommende Glyoxalase-System neutralisiert werden kann. Speziell für die Glyoxalase 1 (Glo1) wird eine entscheidende Rolle in der Tumorgenese/-progression vermutet. In dieser Arbeit konnte basierend auf shRNA-vermittelten Glo1-knockdown Versuchen eine inhibitorische Rolle der Glo1 in der Ausbildung maligner Tumoreigenschaften wie Invasion, Migration und Proliferation in Astrozytomzellen gezeigt werden. Weiterhin wurde ein monoklonaler muriner Antikörper gegen die humane Isoform der Glo1 generiert und dessen Spezifität und Sensitivität bestätigt. Immunhistochemische Untersuchungen in primären Hirntumorgeweben offenbarten wiederum keine direkte Korrelation zwischen WHO-Stadium und Expressionsgrad bzw. subzellulärer Lokalisation der Glo1. Expressionsanalysen in malignen Tumorzelllinien unterschiedlicher Genese demonstrierten, dass besonders fortgeschrittene, therapieresistente Mamma- und Prostatakarzinomzellen niedrige Glo1-Level aufweisen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein zuvor identifizierter Inhibitor der Glo1 – das Phytotherapeutikum Curcumin – auf einen potentiellen Effekt in der Tumorprogression untersucht. Curcumin demonstrierte eine signifikante Reduktion der Proliferationsrate aller getesteter Tumorzelllinien. Darüber hinaus konnte ein in vivo -Tumormodell etabliert werden, mit welchem eine signifikante Tumorreduktion durch intraperitoneale und orale Applikation von Curcumin in Her-2/neu überexprimierenden Fibroblastenzellen erzielt wurde

Einfluss der Glyoxalase 1 und ihres Inhibitors Curcumin auf Malignitätskriterien in ausgewählten Tumorentitäten

Trotz intensiver Forschung stellen bis heute maligne Tumorerkrankungen die zweithäufigste Todesursache in Industrienationen dar. Der Biochemiker Otto Warburg postulierte bereits vor 90 Jahren den nicht zu unterschätzenden Einfluss des Kohlenhydrat-Stoffwechsels in der malignen Entartung von Zellen. Als Nebenprodukt der Glykolyse entsteht das toxische Methylglyoxal, welches durch das nahezu ubiquitär vorkommende Glyoxalase-System neutralisiert werden kann. Speziell für die Glyoxalase 1 (Glo1) wird eine entscheidende Rolle in der Tumorgenese/-progression vermutet. In dieser Arbeit konnte basierend auf shRNA-vermittelten Glo1-knockdown Versuchen eine inhibitorische Rolle der Glo1 in der Ausbildung maligner Tumoreigenschaften wie Invasion, Migration und Proliferation in Astrozytomzellen gezeigt werden. Weiterhin wurde ein monoklonaler muriner Antikörper gegen die humane Isoform der Glo1 generiert und dessen Spezifität und Sensitivität bestätigt. Immunhistochemische Untersuchungen in primären Hirntumorgeweben offenbarten wiederum keine direkte Korrelation zwischen WHO-Stadium und Expressionsgrad bzw. subzellulärer Lokalisation der Glo1. Expressionsanalysen in malignen Tumorzelllinien unterschiedlicher Genese demonstrierten, dass besonders fortgeschrittene, therapieresistente Mamma- und Prostatakarzinomzellen niedrige Glo1-Level aufweisen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde ein zuvor identifizierter Inhibitor der Glo1 – das Phytotherapeutikum Curcumin – auf einen potentiellen Effekt in der Tumorprogression untersucht. Curcumin demonstrierte eine signifikante Reduktion der Proliferationsrate aller getesteter Tumorzelllinien. Darüber hinaus konnte ein in vivo -Tumormodell etabliert werden, mit welchem eine signifikante Tumorreduktion durch intraperitoneale und orale Applikation von Curcumin in Her-2/neu überexprimierenden Fibroblastenzellen erzielt wurde

Ethyl Pyruvate Combats Human Leukemia Cells but Spares Normal Blood Cells.

Ethyl pyruvate, a known ROS scavenger and anti-inflammatory drug was found to combat leukemia cells. Tumor cell killing was achieved by concerted action of necrosis/apoptosis induction, ATP depletion, and inhibition of glycolytic and para-glycolytic enzymes. Ethyl lactate was less harmful to leukemia cells but was found to arrest cell cycle in the G0/G1 phase. Both, ethyl pyruvate and ethyl lactate were identified as new inhibitors of GSK-3β. Despite the strong effect of ethyl pyruvate on leukemia cells, human cognate blood cells were only marginally affected. The data were compiled by immune blotting, flow cytometry, enzyme activity assay and gene array analysis. Our results inform new mechanisms of ethyl pyruvate-induced cell death, offering thereby a new treatment regime with a high therapeutic window for leukemic tumors

Ethyl pyruvate combats human leukemia cells but spares normal blood cells

Ethyl pyruvate, a known ROS scavenger and anti-inflammatory drug was found to combat leukemia cells. Tumor cell killing was achieved by concerted action of necrosis/apoptosis induction, ATP depletion, and inhibition of glycolytic and para-glycolytic enzymes. Ethyl lactate was less harmful to leukemia cells but was found to arrest cell cycle in the G0/G1 phase. Both, ethyl pyruvate and ethyl lactate were identified as new inhibitors of GSK-3β. Despite the strong effect of ethyl pyruvate on leukemia cells, human cognate blood cells were only marginally affected. The data were compiled by immune blotting, flow cytometry, enzyme activity assay and gene array analysis. Our results inform new mechanisms of ethyl pyruvate-induced cell death, offering thereby a new treatment regime with a high therapeutic window for leukemic tumors

Ethyl pyruvate combats human leukemia cells but spares normal blood cells

Ethyl pyruvate, a known ROS scavenger and anti-inflammatory drug was found to combat leukemia cells. Tumor cell killing was achieved by concerted action of necrosis/apoptosis induction, ATP depletion, and inhibition of glycolytic and para-glycolytic enzymes. Ethyl lactate was less harmful to leukemia cells but was found to arrest cell cycle in the G0/G1 phase. Both, ethyl pyruvate and ethyl lactate were identified as new inhibitors of GSK-3β. Despite the strong effect of ethyl pyruvate on leukemia cells, human cognate blood cells were only marginally affected. The data were compiled by immune blotting, flow cytometry, enzyme activity assay and gene array analysis. Our results inform new mechanisms of ethyl pyruvate-induced cell death, offering thereby a new treatment regime with a high therapeutic window for leukemic tumors