Struktur und Funktion des Gens für das translationell kontrollierte Tumorprotein (TCTP)
Creators: name: Thiele, Holger
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité
Year: 2000
Subjects: subject: translationell kontrolliertes Tumorprotein (TCTP)
subject: Histamin Freisetzungsfaktor (HRF)
subject: Genstruktur
subject: Promotor
subject: translationally controlled tumor protein (TCTP)
subject: histamin releasing factor (HRF)
subject: gene structure
subject: promoter
subject: 610 Medizin
subject: 33 Medizin
subject: XH 5200

description: Das translationell kotrollierte Tumorprotein (TCTP) ist ein bei Eukaryonten vorkommendes hochkonserviertes Protein, das eine Rolle bei der Pathogenese allergischer Erkrankungen spielt. Bei atopischen Kindern vermittelt es eine IgE abhängige Histaminfreisetzung aus basophilen Granulozyten. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch unklar. TCTP hat die Eigenschaft, an das Tubulin des Zytoskeletts der Zelle zu binden und besitzt eine hohe Affinität für Kalzium. Seine Synthese wird auf dem transkriptionellen und translationellen Niveau reguliert. Eine früher angenommene spezifische Funktion in Tumorzellen konnte nicht bestätigt werden. Das für TCTP kodierende Gen wird als TPT1 bezeichnet. Um die molekulare Basis für die Kontrolle der Synthese des TCTP zu verstehen, wurden in dieser Arbeit Struktur und Funktion des TPT1-Gens bei Mensch und Kaninchen untersucht. Erstmalig wurde die vollständige Struktur eines Säuger-TPT1-Gens durch Klonierung und Sequenzierung aufgeklärt und die funktionelle Rolle des Promotors analysiert. Das 3,8 kb große Kaninchengen wird durch fünf Introns unterbrochen, und kodiert für zwei mRNAs von 843 und 1163 nt, die sich in der Länge der 3' untranslatierten Region unterscheiden. Sie entstehen durch alternative Polyadenylierung. Vom Human-Gen wurden genomische Rekombinanten isoliert und seine vorläufige Struktur ermittelt. Es besitzt eine identische Intron/Exon Architektur und unterscheidet sich nur geringfügig in der Länge der Introns. Auch bei der Expression des Human-Gens entstehen zwei mRNAs. Hybridisierungsexperimente mit RNA aus 10 Kaninchen- und 50 Human-Geweben zeigten, daß beide TCTP mRNAs in allen untersuchten Geweben in ähnlichem Verhältnis zueinander exprimiert werden. Die Gesamtkonzentrationen der TCTP- mRNAs unterschied sich jedoch in verschiedenen Gewebegruppen bis zum Faktor 100. Dies deutet auf eine ausgeprägte Regulation der gewebsspezifischen Transkription hin. Die Promotorstrukturen von 1,2 kb 5'-flankierender Sequenzen des Kaninchen- Gens wurden mit Computerprogrammen auf Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren analysiert. Für funktionelle Aussagen wurden Promotorfragmente mit dem Chloramphenicol-Acetyltransferase-Gen (cat) gekoppelt und die Promotoraktivität durch Bestimmung der CAT-Enzymaktivität nach Zelltransfektionen ermittelt. Ein minimaler Promotor von 66 bp Länge, der eine TATA-Box enthält, konnte eingegrenzt werden. Die maximale Promotoraktivität, die 90% im Vergleich zum starken Thymidinkinase-Promotor betrug, war mit einem 290 bp langem Fragment assoziiert und enthielt eine SP-1, zwei AP-1/CREB und zwei ETS Bindungsstellen. Diese Konstellation ist ein häufiges Merkmal von Genen, die wie das TPT1-Gen durch Phorbolester und Lipopolysaccharide induzierbar sind. Im Sequenzbereich bis -160 sind die Promotoren des Human- und des Kaninchen-Gens sehr ähnlich (89% Homologie), alle Bindungsorte für Transkriptionsfaktoren sind hier konserviert. Weiterhin wurde im Kaninchengenom eine Vielzahl von prozessierten TPT1- Pseudogenen.gefunden. Sechs von ihnen und ihre genomisch-flankierenden Integrationsorte wurden sequenziert. Sie repräsentierten beide mRNA Typen und waren zu über 99% zu den korrespondierenden mRNAs homolog. Die Leserahmen aller Pseudogene waren intakt, bei zwei Pseudogenen war die Aminosäuresequenz sogar unverändert erhalten. Die durch CAT-Assays getestete Transkriptionsaktivität der 5'flankierenden Region eines Pseudogens zeigte eine Aktivität von über 15% gegenüber dem authentischen TPT1-Promotor. Dies ist ein Indiz für eine mögliche Expression von TPT1 Pseudogenen in vivo.
description: The translationally controlled tumor protein (TCTP) is a conserved eukaryotic protein, which is involved in the pathogenesis of allergic diseases. In atopic children it has been reported to mediate histamine release from basophilic leukocytes in an IgE dependent way. The underlying mechanism, however, is unknown. TCTP is characterized by an efficient binding to tubulin of cytoskeletal structures and by a high calcium affinity. Its synthesis is regulated at the transcriptional and translational level. A specific function in tumor cells, which was assumed initially, could not be confirmed. The gene coding for TCTP is called TPT1. To understand the molecular basis for the control of TCTP expression structure and function of the human and rabbit TPT1 genes were investigated including their promoter regions. The first mammalian TPT1 gene (rabbit) was cloned and sequenced. It consists of 3.8 kb and is interrupted by five introns. Two mRNAs of 843 and 1163 nt length are transcribed differing in their 3'untranslated regions. They are generated by alternative polyadenylation. Furthermore genomic recombinants were isolated containing the human TPT1 gene and a preliminary structure of the gene was established. The human gene has the same intron/exon architecture as the rabbit gene just differing in the length of its introns. Human multi-tissue dotblots revealed an identical transcription pattern for both mRNAs. The concentration of the TCTP mRNAs differed up to the factor 100 between different tissues, indicating distinct tissue specificity in transcriptional control. 1.2 kb 5'flanking promoter structures were analyzed for transcription factor binding sites. For functional studies TPT1 promoter fragments were fused to the chloramphenicol acetyltransferase (CAT) reportergene and assayed by cell transfection and CAT enzyme activity. A basic promoter of 66 bp length containing a TATA box could be defined. Maximal promoter activity of 90% compared to the strong thymidine kinase promoter was associated with a fragment of 290 bp containing a SP-1, two AP-1/CREB and two ETS binding sites. This is a common feature of genes like TPT1, which are inducible by phorbolesters and lipopolysaccharides. Furthermore, numerous processed TPT1 pseudogenes were found spread through the rabbit genome. Six pseudogenes and their flanking genomic integration sites were sequenced. They represented both mRNA types and were at least 99% homologous to the corresponding mRNAs. In all pseudogenes the open reading frames were retained and in two of them the original amino acid sequence was even conserved completely. The 5'flanking region of one pseudogene was tested for transcriptional activity by CAT assays and revealed an activity of about 15% of the authentical TPT1 promoter. This could suggest a possible expression of TPT1 pseudogenes in vivo.