Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Hur fungerar BRCA1, den ärftliga bröstcancergenen?
Åsa Kronblad
Årligen upptäcks 4000 fall av bröstcancer i Sverige. Den största riskfaktorn för bröstcancer är
ärftlighet i familjen. Ärftlig bröstcancer bryter ofta ut i låg ålder, har aggressiv spridning och
hög dödlighet. Orsaken till den här typen av bröstcancer är mutationer i olika gener, främst i
BRCA1 (Bröstcancergen-1). BRCA1 upptäcktes 1990 och nu, elva år senare, försöker jag
förstå dess funktion och hur den kan leda till cancer.
Hur undersöker man en gen?
Jag har använt mig av odlingsbara bröstcancerceller med muterad BRCA1 och ett ickefungerande BRCA1-protein. Genom att återinföra BRCA1-genen till en del av cellerna har jag
kunnat få fungerande BRCA1-protein.
Genom att behandla dessa två cellinjer med cytostatika (cellgifter), kan man jämföra
celldödsmängd och i vilken cellfas cellerna slutar växa, i respektive cellinje. Jag använde
epirubicin, ett gift som bl a orsakar dubbelsträngbrott på DNAt. Taxotere, mitt andra gift,
leder till att cellerna inte kan dela sig och dör. Cellcykeln är den tid det tar för en cell att bli
två, från att vara vilande, i G1-fas, till att syntetisera nytt DNA, i S-fas, till att ha dubbelt
DNA innehåll och dela sig, i G2/M-fas.
Hur påverkade drogerna cellinjerna?
Celler med muterat BRCA1 hade initialt dubbelt så mycket celldöd som celler med BRCA1,
efter behandling med epirubicin. BRCA1 muterade celler slutade växa och ackumulerade i Sfas. Celler med BRCA1, ackumularade i S och G2-faserna men inte lika kraftigt som BRCA1
muterade celler. Endast G2-fasen var blockerad. Behandling med taxotere gav hög celldöd i
båda cellinjerna med ackumulation av celler i G2-fas. BRCA1 celler var blockerade i G2-fas
medan celler med muterat BRCA1 kan smita igenom G2-blocken och påbörja en ny cellcykel.
I motsats till dessa resultat, visade sig celler med muterad BRCA1 överleva bättre än celler
med BRCA1 tre veckor efter drogbehandling.
BRCA1 styr DNA-reparation och kontrollerar celldelning
Man tror att BRCA1, i skadade celler, samverkar med DNA-reparationsproteiner och ordnar
så att rätt sorts DNA-reparation sker. Därför kan celler med BRCA1 överleva trots behandling
med epirubicin, som bryter sönder DNA:t, medan celler med muterat BRCA1 dör p g a
skadorna. Celler med muterat BRCA1 kan inte producera nytt DNA och blir fast i S-fas.
Celler med BRCA1 kan reparera skadan och fortsätta in i G2-fas. Taxotere orsakar nästan lika
mycket celldöd i båda cellinjerna eftersom giftet inte är DNA-reparationsberoende. Det verkar
dock som att BRCA1 även har en kontrollerande funktion i G2-fas och endast låter friska
celler dela sig. Om då BRCA1 är muterad fungerar inte kontrollen och även skadade celler
kan fortsätta in i en ny celldelning. På lång sikt leder det till att celler med muterat BRCA1
kan få nya mutationer och överlever bättre än celler med BRCA1. Om celler fått så mycket
skador att det inte går att reparera kan BRCA1 starta ett självmordsprogram så att cellerna
dör, vilket motverkar cancer.
Swedish official title: BRCA1's funktion i ärftlig bröstcancer efter behandling med
cytostatika
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Stina Oredsson, Zoophysiology
Submission date/time: 2001-02-25
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
BRCA1 function in hereditary breast cancer after cytotoxic drug
treatment
Åsa Kronblad
Biology, Toxicology
Autumn 2001
Abstract in English
Progress in determining the function of the breast cancer susceptibility gene BRCA1 points
towards two important cell processes, DNA repair and transcriptional regulation. Here we
report that transfectional expression of BRCA1 in the cell line HCC1937-BRCA1, favours
short term survival after induced DNA damage with epirubicin. Flow cytometric analysis
showed cell accumulation in S and G2 and a checkpoint block in G2. HCC1937-GFP cells,
with mutated BRCA1, where twice as sensitive to epirubicin as HCC1937-BRCA1, with high
induction of apoptosis after epirubicin induced DNA damage. Most cells accumulated in S
and the whole cell cycle appeared to be blocked. Taxotere, a mitotic spindle toxin, showed a
higher induction of apoptosis than epirubicin and the levels of short term cell death were
similar between HCC1937-BRCA1 and HCC1937-GFP. Cell cycle phase distribution showed
accumulation in G2/M phase and cell cycle kinetics indicated a complete G2 block in
HCC1937-BRCA1 cells while HCC1937-GFP cells appeared to slip through the G2 block.
Initially after drug treatment HCC1937-BRCA1 survived better than HCC1937-GFP, but on
the contrary, three weeks after drug removal HCC1937-GFP cells had acquired mutations that
favoured their survival while HCC1937-BRCA1 cells had a high death rate.
Abstract in Swedish
BRCA1's funktion i ärftlig bröstcancer efter behandling med
cytostatika
Framsteg i forskningen om bröstcancer-genen, BRCA1s funktion pekar mot två viktiga
cellprocesser, DNA reperation och transkriptionsreglering. Här rapporterar vi att transfektion
av BRCA1 i cellinjen HCC1937-BRCA1, gynnar överlevnad efter DNA-skador inducerade
med epirubicin, på kort sikt. Flödescytometriskanalys visade cell ackumulering i S och G2faser och en checkpoint-blockad i G2. HCC1937-GFP-celler, med muterat BRCA1, var
dubbelt så känslig mot epirubicin som HCC1937-BRCA1, med hög induktion av apoptos
efter epirubicin beroende DNA-skador. De flesta celler accumulerade i S-fas och hela
cellcykeln verkade vara blockerad. Taxotere, ett mitotiskt spindle toxin, visade en högre
induktion av apoptos än epirubicin. Apoptosnivåerna, på kort sikt, var liknande mellan
HCC1937-BRCA1 och HCC1937-GFP. Cellcykelfasdistributionen för HCC1937-BRCA1
visade ackumulation av celler i G2/M och cellcykelkinetiken indikerade en total block i G2,
medan HCC1937-GFP-celler verkade kunna smita ur G2-blocken. Initialt efter
drogbehandling överlevede HCC1937-BRCA1 bättre än HCC1937-GFP-celler. I motsats till
dessa resultat överlevde HCC1937-GFP bättre än HCC1937-BRCA1 tre veckor efter att
drogbehandlingen avbrutits. HCC1937-GFP kan ha erhållit nya mutationer som gynnar deras
överlevnad medan HCC1937-BRCA1-celler hade en hög apoptosfrekvens.
