title: Functional characterization of BCKDK gene in pancreatic cancer
title: Funktionelle Charakterisierung von BCKDK im Hinblick auf seine Funktion im Pankreaskarzinom
Creators: name: Hülsemann, Antje Katharina
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2018
Subjects: Pankreaskarzinom
Pancreatic cancer, BCKDK
BCKDK
Pankreaskarzinom, BCKDK
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit

description: Pancreatic ductal adenocarcinoma
      (PDAC) is characterized by its high mortality: the five-year
      overall survival is only 8%. One of the reasons for this is
      the usually late diagnosis as early symptoms rarely occur.
      Thus, when first diagnosed, the tumor is often already
      metastasized and surgery is no longer possible. Another
      important factor is its high resistance against
      chemotherapeutic intervention. According to the current state
      of research, PDAC develops from precursor lesions due to an
      accumulation of characteristic genetic mutations. The exact
      molecular mechanisms are not yet understood. Hence, research
      tries to identify proteins with relevance for the
      pathogenesis of pancreatic cancer, which might be targeted by
      new anticancer therapies. One of those proteins is the
      Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase-Kinase (BCKDK). In a
      kinome-wide screening, pancreatic cancer cells showed an
      increase in apoptotic activity after suppression of BCKDK.
      Additionally, an elevated BCKDK-expression was found in
      primary human PDAC tissues. The BCKDK regulates the
      Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase and therefore
      functions as a major regulator of the branched-chain amino
      acid catabolism. Different functions could not be identified
      to date. In this thesis, the pro-oncogenic effect of the
      BCKDK in PDAC was investigated. For this purpose, the
      expression of BCKDK was suppressed by transfecting three
      different siRNAs (siRNA 1, 3 and 5) in two pancreatic
      carcinoma cell lines. Subsequently, the effects of the
      knockdown on apoptosis, proliferation and protein expression
      were analyzed. The experiments showed different results
      depending on the employed siRNA. When using siRNA 1, cell
      viability in both cell lines decreased as a result of
      increased apoptosis induction. Additionally, the
      proliferation rate dropped and cells arrested in the G2-phase
      of the cell cycle. Likewise, repression of the target gene
      with siRNA 3 led to a decrease of cell viability as well as
      an elevated apoptotic rate. However, only one of the two cell
      lines showed a decrease in proliferation. Those cells
      transfected with siRNA 5 did not show any differences to the
      control cells, neither in cell viability nor in
      proliferation. These diverse results can possibly be
      explained by off-target-effects of the siRNA. The underlying
      pathologic mechanisms could not be revealed entirely in this
      thesis and further research is required.
description: Das duktale Adenokarzinom des
      Pankreas (PDAC) zeichnet sich durch eine hohe Mortalität aus:
      die Fünf-Jahres-Überlebensrate liegt bei nur 8%. Ursächlich
      hierfür ist zum einen die späte Diagnose aufgrund fehlender
      Frühsymptome, sodass der Tumor bei Erstdiagnose oftmals schon
      metastasiert und eine operative Entfernung nicht möglich ist.
      Zum anderen zeigen sich Pankreaskarzinome äußerst resistent
      gegen eine chemotherapeutische Behandlung. Nach dem
      derzeitigen Stand der Forschung entsteht das PDAC aus
      Vorläuferläsionen durch eine Akkumulation charakteristischer
      Genmutationen. Die genauen molekularpathologischen
      Mechanismen sind jedoch noch nicht verstanden.
      Dementsprechend wurde in den letzten Jahren intensiv nach
      Proteinen gesucht, die eine wichtige Rolle in der Pathogenese
      des Pankreaskarzinoms spielen und somit Angriffspunkte für
      neue Therapien darstellen. Eines dieser Proteine ist die
      Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase-Kinase (BCKDK). In
      einem Kinom-Screening zeigte sich nach Repression von BCKDK
      in Pankreaskarzinomzellen eine erhöhte Apoptoserate. Zudem
      konnte eine vermehrte Expression des BCKDK-Gens in primären
      humanen Pankreaskarzinomgeweben nachgewiesen werden. Die
      BCKDK reguliert die Branched-Chain α-Ketoacid Dehydrogenase
      und ist somit ein Schlüsselenzym im Abbau verzweigtkettiger
      Aminosäuren. Eine weitere Funktion der Kinase ist bisher
      nicht beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die
      möglicherweise pro-onkogene Wirkung der BCKDK im PDAC näher
      untersucht. Hierzu wurde die Expression der Kinase mithilfe
      dreier siRNAs (siRNA 1, 3 und 5) in zwei
      Pankreaskarzinomzelllinien supprimiert und jeweils die
      Auswirkungen auf Apoptose, Proliferation und Expression von
      Zielproteinen untersucht. Die Versuchsreihen lieferten
      unterschiedliche Ergebnisse. Die Verwendung der siRNA 1
      führte in beiden Zelllinien zu einer Abnahme der
      Zellviabilität. Als Ursache hierfür konnte eine
      Apoptoseinduktion nachgewiesen werden. Zusätzlich sank die
      Proliferationsrate und es kam zu einem Zellzyklusarrest der
      Zellen in der G2-Phase. Die Repression des Zielgens mit der
      siRNA 3 führte ebenfalls zu einer Abnahme der Zellviabilität
      durch Apoptoseinduktion, es kam jedoch nur in einer der
      verwendeten Zelllinien zu einer signifikanten Abnahme der
      Proliferationsrate. Die Zellen, die mit der siRNA 5
      transfiziert worden waren, blieben hingegen sowohl in der
      Zellviabilität als auch in der Proliferation im Vergleich zur
      Kontrolle unverändert. Diese sehr unterschiedlichen
      Versuchsergebnisse sind möglicherweise durch
      Off-Target-Effekte der siRNAs zu erklären. Die
      zugrundeliegenden molekularpathologischen Mechanismen konnten
      in der vorliegenden Arbeit jedoch nicht vollständig
      aufgedeckt werden und bedürfen weiterer Analysen.