Titelaufnahme

Prostate cancer is the most prevalent cancer in males in developed countries. Nevertheless, the molecular pathogenesis of this disease remains largely elusive. In this thesis, I characterized and described the function of a putative tumor suppressor gene, TUSC3, on the short arm of chromosome 8. In our previous work, we defined loss of TUSC3 to be significantly associated with poor overall survival in ovarian cancer by systematically screening for tumor suppressor candidates on chromosome 8p22. Given that TUSC3 has been identified as putative tumor suppressor gene in prostate cancer, we focused on this cancer entity for further molecular and functional characterization of this gene. In silico prediction shows a high homology of TUSC3 to the Ost3p subunit of the oligosaccharyltransferase (OST) complex in yeast, postulating its possible function in posttranslational protein modification. It also predicts a putative thioredoxin domain within the TUSC3 protein, adding to the possible function of TUSC3 as a redox regulator within the endoplasmic reticulum.

In order to characterize TUSC3 in vitro and in vivo, we used loss and gain of function experiments in prostate cancer cell line models. We analyzed the role of TUSC3 in N-glycosylation and ER-stress as well as growth factor signaling in prostate cancer. We employed a varied spectrum of methods to achieve these aims, including standard biochemical assays as well as tissue microarray analyses, lectin based assays and transmission electron microscopy. Furthermore, we analyzed the effects of TUSC3 on carcinogenic properties of cancer cell lines, such as proliferation, migration, invasion, apoptosis and in vivo growth. We tried to elucidate the downstream effectors and mediators of increased carcinogenesis in TUSC3 knockdown cell lines. We find that knockdown of TUSC3 in prostate cancer uniformly leads to increased proliferation, invasion, and xenograft formation, although the individual effects depend on the genetic background of the cell line model. We uniformly see decreased ER stress in TUSC3 knockdown cell lines, thus suggesting a protective, antiapoptotic effect of TUSC3 loss.

We define a novel function of N-glycosylation in regulating ER stress and carcinogenesis of PTEN negative prostate cancer in particular. Our findings confirm the tumor suppressor function of TUSC3 and add to our understanding of posttranslational modifications in carcinogenesis.

Das Prostatakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung unter Männern in den westlichen Industrienationen. Die molekulare Pathogenese dieser Erkrankung bleibt weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit charakterisiere und beschreibe ich die Funktion eines möglichen Tumorsuppressorgens, TUSC3, am kurzen Arm des Chromosoms 8. In unseren bisherigen Arbeiten konnten wir durch eine systematische Analyse von Genen in der genomischen Region 8p22 den Verlust von TUSC3 mit einem signifikanten Einfluss auf das Gesamtüberleben der Patientinnen mit Ovarialkarzinomen in Verbindung bringen. Aufgrund der Tatsache, dass TUSC3 als Tumorsuppressorgen im Prostatakarzinom beschrieben wurde, haben wir uns auf die molekulare und funktionelle Charakterisierung des Gens in dieser Tumorentität konzentriert. Eine in silico Analyse zeigt die Homologie von TUSC3 zu der Ost3p Untereinheit des Oligosaccharyltransferase Komplexes in der Hefe auf, und somit dessen mögliche Funktion in der posttranslationalen Proteinmodifikation. Die Analyse identifizierte ebenfalls eine Thioredoxin-Domäne und somit eine weitere mögliche Rolle von TUSC3 als Regulator von Redoxreaktionen im endoplasmatischen Retikulum. Um TUSC3 Funktionen in vitro und in vivo zu charakterisieren, haben wir Experimente mit Überexpression und Herunterregulierung in Prostatakarzinom-Modellen durchgeführt. Dabei analysierten wir die Funktion von TUSC3 in der N-Glykosylierung sowie ER-Stress und Signaltransduktion der Wachstumsfaktorrezeptoren im Prostatakarzinom.

Wir verwendeten hierzu ein breites Spektrum an molekularbiologischen Methoden, beginnend bei standardisierten biochemischen Assays, Analysen von Gewebe Microarrays über Lektin-basierte Verfahren bis hin zur Elektronenmikroskopie. Weiters untersuchten wir den Einfluss von TUSC3 Verlust auf die Zellproliferation, -migration, Gewebsinvasion, Apoptose und in vivo Wachstum von Xenotransplantaten. Wir haben schließlich den Signaltransduktionsweg und die Effektormoleküle der TUSC3 mediierten Karzinogenese analysiert. Wir fanden heraus, dass TUSC3 Herunterregulierung im Prostatakarzinom zu einer Steigerung der Proliferation und Invasion der Zellen in vitro sowie zu einem Wachstum der Xenotransplantate in vivo führt, wobei die Effekte vom genetischen Hintergrund der einzelnen Zelllinien abhängig waren. Wir identifizierten eine erhöhte ER Stress Modulation in den Zelllinien nach TUSC3 Herunterregulierung, welche eine protektive, antiapoptotische Wirkung von TUSC3 Verlust vermuten lässt. Wir konnten ebenfalls eine neuartige Rolle für TUSC3 in der Regulation von N-Glykosylierung und ER Stress in PTEN negativem Prostatakarzinom herausfinden. Unsere Ergebnisse bestätigen die Tumorsuppressorwirkung von TUSC3 und ergänzen unser Verständnis der Funktion von posttranslationalen Proteinmodifikationen in der Karzinogenese.