The Role of (Xeno)Estrogens for the Pka/Centrin Axis and their Effects on Centriole Integrity During Colorectal Cancer Cell Mitosis

German. Hormonell aktive Substanzen spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Progression zahlreicher Tumorarten, die hauptsächlich mit hormonell reguliertem Gewebe wie Brust und Prostata in Verbindung gebracht werden. Eine zunehmende Anzahl von Studien legt eine Korrelation von (Xeno-)Östrogene mit der Pathogenese von nicht-klassisch hormonell reguliertem Gewebe nahe (z. B. Darm). Die Effekte von (Xeno-)Östrogenen in diesen Geweben können über den membrangebundenen G-Protein-gekoppelten alternativen Östrogenrezeptor GPER1/GPR30 vermittelt werden. Durch die Verwendung bekannter Östrogen-GPER1-Liganden wie 17β-Estradiol (weibliches Sexualhormon) und synthetischer (Xeno-)Östrogene wie dem bekannten endokrinen Disruptor Bisphenol-A (BPA) und dem pharmazeutischen Medikament Diethylstilbesterol (DES) hat diese Arbeitsgruppe zuvor einen potenziellen Zusammenhang zwischen (Xeno-)Östrogen-aktiviertem GPER1 und seiner Beteiligung an kolorektalen Krebs (CRC)-assoziierten Läsionen wie der numerischen Amplifikation von Zentrosomen und chromosomaler Instabilität nachgewiesen. Weitere vorläufige Ergebnisse der Gruppe zeigen überzeugende Beweise dafür, dass die zentrosomgebundene Kinase A (PKA) eine Schlüsselrolle in dieser Achse zu spielen scheint, indem sie eine erhöhte Aktivierung von PKA nach (Xeno-)Östrogenstimulation in CRCabgeleiteten Zelllinien sowie eine veränderte numerische und strukturelle Zentriol-Integrität in Form von atypisch großen und phosphorylierten Centrin-Signalen in Interphase-Zellen durch einen PKA-vermittelten Weg aufzeigt. Ziel dieser Arbeit war es daher, eine potenzielle physische Kinase-Substrat-Interaktion zwischen PKA und Centrin zu untersuchen und deren mögliche Auswirkungen auf die Regulation der Zentriol-Integrität in der Mitose zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass nach (Xeno-)Östrogenstimulation die Proteinmengen der PKA-Untereinheiten und potenziellen zentrosomalen Bindungspartner unverändert bleiben und interessanterweise durch Immunopräzipitationsstudien eine physische Verbindung zwischen den aktiven katalytischen Einheiten von PKA und P-Centrin nach (Xeno-)Östrogenstimulation nachgewiesen wurde. Diese Verbindung hilft letztendlich, die Kluft zwischen einer Zunahme der PKA-Aktivierung und dem Vorhandensein von atypisch phosphorylierten Centrin-Signalen, die in den vorläufigen Studien beobachtet wurden, zu überbrücken. Darüber hinaus hat diese Arbeit auch ein Verhalten von Zentriolen in mitotischen Zellen aufgedeckt, das von der Gruppe zuvor nicht beobachtet wurde, was auf mögliche sekundäre Wege hinweist, die an der Störung der Zentriol- und Zentrosom-Integrität in Darmkrebszellen beteiligt sind.

English. Hormone-active substances play an important role in the development and progression of numerous tumor types mostly associated with hormonally regulated tissues such as breast, ovary and prostate. An increasing number of studies suggest a correlation of (xeno-)estrogens with the pathogenesis of non-classically hormonally regulated tissues (e.g. intestines). The effects of (xeno-)estrogens in these tissues may be mediated by the membrane-bound G protein-coupled alternative estrogen receptor GPER1/GPR30. By using known estrogen GPER1 ligands such as 17β-estradiol (female sex hormone) and synthetic (xeno-)estrogens such as the well-known endocrine disruptor bisphenol-A (BPA) and the pharmaceutical drug diethylstilbesterol (DES), this working group previously demonstrated a potential link between (xeno)estrogen-activated GPER1 and its involvement in colorectal cancer (CRC) associated lesions, such as numerical amplification of centrosomes and chromosomal instability. Further preliminary results from the group show compelling evidence that the centrosome-bound kinase A (PKA) appears to play a key role in this axis, by revealing increased activation of PKA after (xeno-)estrogen stimulation in CRC-derived cells lines as well as altered numerical and structural centriole integrity in the form of atypically large and phosphorylated Centrin signals in interphase cells through a PKA-mediated pathway. Thus, the aim of this thesis was to study a potential physical kinase-substrate interaction between PKA and Centrin and its possible implications in regulating centriole integrity in mitosis. Results show that after (xeno)estrogen stimulation, protein levels of PKA subunits and potential centrosomal binding partners remained unchanged, and immunoprecipitation studies demonstrated a physical link between active catalytic units of PKA and P-Centrin upon (xeno-)estrogen stimulation. This link ultimately helps to bridge the gap between an increase in PKA activation and the presence of atypical phosphorylated Centrin signals seen in the preliminary studies. Additionally, this work also uncovered centriole behaviour in mitotic cells not previously observed by the group, suggesting possible secondary pathways involved in disruption of centriole and centrosome integrity in colon cancer cells.