Signaltransduktion und Genexpression in humanen Zellen nach Exposition mit ionisierender Strahlung

Kurzfassung

Auf Weltraummissionen sind Astronauten einem erhöhten Strahlenrisiko ausgesetzt, das in Dosis und Strahlenspektrum unterschiedlich zur terrestrischen Strahlenexposition ist. Um für Langzeitmissionen das effektive Gesundheitsrisiko abschätzen und medizinische Gegenmaßnahmen entwickeln zu können, sind umfassende Kenntnisse über die zelluläre Strahlenantwort unerlässlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zentrale Aspekte der NF-κBSignaltransduktion und Genexpression nach Exposition mit dicht und dünn ionisierender Strahlung untersucht. Ein Schadensprofil von DNADoppelstrangbrüchen in HEK-pNF-κB-d2EGFP/Neo L2 nach Strahlenexposition konnte mittels γH2A.X-Immunfluoreszenzfärbung erhoben werden. Die DNADoppelstrangbruch- Reparatur konnte auch mittels Pulsfeld-Gelelektrophorese nachgewiesen und durch Wortmannin inhibiert werden. In MEF-NEMO-/- konnte ein verlängerter G2-Arrest aufgrund des inhibierten kanonischen NF-κBSignalweges nachgewiesen werden. Bei p53-Inhibition durch Pifithrin-α in A549 konnte ein Hinweis auf einen zeitverzögerten, p53-unabhängigen Signalweg zur Induktion des G2-Arrests nach Strahlenexposition erbracht werden. Die Relevanz des jeweiligen Signalwegtyps in der NF-κB-abhängigen Genaktivierung wurde in HEK-pNF-κB-d2EGFP/Neo L2 mittels d2EGFP-Reporter und chemischer Inhibition der Schlüsselkomponenten ATM (KU-55933) und Proteasom (MG-132) untersucht: Die Aktivierung des atypischen NF-κB-Signalweges in Abhängigkeit von der relativen biologischen Wirksamkeit der Strahlung konnte hierbei gezeigt werden. Die nukleäre Translokation von p65/RelA konnte sowohl nach dicht als auch nach dünn ionisierender Bestrahlung über Immunfluoreszenzfärbung visualisiert werden. Eine Genexpressionsanalyse mittels qRT-PCR wurde durchgeführt, wobei eine Hochregulation von nfkbia etwa 2 h nach Exposition mit dicht ionisierender Strahlung festgestellt werden konnte.