Titelaufnahme

Titel
The Mannose 6-phosphate / Insulin-like growth factor 2 receptor in regulation of pericellular proteolysis and cell invasion / written and submitted by Herbert Schiller
Verfasser / VerfasserinSchiller, Herbert
Begutachter / BegutachterinStockinger, Hannes
Erschienen2008
Umfang79 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2008
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Metastasierung / Zellinvasion / Proteolyse / uPAR / Plasminogen / Integrine
Schlagwörter (EN)metastasis / cell invasion / pericellular proteolysis / plasminogen activation / uPAR / integrins
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-8686 Persistent Identifier (URN)
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The Mannose 6-phosphate / Insulin-like growth factor 2 receptor in regulation of pericellular proteolysis and cell invasion [1.46 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Zell-assoziierte “perizelluläre” Proteolyse ist eine Grundvoraussetzung für die Zellinvasion durch die Barrieren der extrazellulären Matrix (ECM). Perizelluläre Proteolyse ist essentiell in physiologischen und auch pathologischen Prozessen, wie Wundheilung, Angiogenese, Rezirkulation von Lymphozyten und der metastatischen Ausbreitung von Tumoren. Zusätzlich kontrolliert der Grad der perizellulären Proteolyse auch die Aktivierung von latenten Wachstumsfaktoren und Pro-hormonen. Eine der wichtigsten Proteasen in diesen Prozessen ist die Serin Protease Plasmin (Plm), welche ein Produkt des proteolytisch aktivierten Pro-enzyms Plasminogen (Plg) ist. Im Zuge der Zellinvasion wird an die Zelle gebundenes Plg vom Urokinase Plasminogen Aktivator (uPA), welcher an seinen Rezeptor (uPAR) an der vordersten Zellfront der invasiven Zellen gebunden ist, aktiviert. In dieser Dissertation beschreibe ich die Regulation des uPA/uPAR Systems durch den Mannose 6-phosphat / Insulin ähnlichen Wachstumsfaktor 2 Rezeptor (M6P/IGF2R). Der M6P/IGF2R interagiert mit uPAR in der Zellmembran und bindet darüberhinaus auch Plg, das Substrat für uPA.

Der M6P/IGF2R ist in verschieden humanen Tumorerkrankungen mutiert oder herunterreguliert und ist daher ein möglicher Tumor-suppressor. Es ist allerdings nicht genau bekannt, welche seiner vielen Funktionen direkt auf die Tumorverbreitung Einfluss nimmt. Meine hier vorgestellte Arbeit dokumentiert, dass der M6P/IGF2R die Plm mediierte Zellinvasion verringert. Dies geschieht durch einen negativen Rückkopplungsmechanismus innerhalb des M6P/IGF2R uPAR Komplexes. Der Verlust des M6P/IGF2R durch RNA Interferenz führte zur Akkumulation von uPA und Plg an der Zelloberfläche von humanen Tumor- und Endothelzellen. Durch die RNA Interferenz wurde weiters auch die Expression des alpha(V)beta(3) Integrins auf Tumorzellen hochreguliert. Die erhöhte Integrin Expression führte zu verstärkter Zell-adhesion und zur vermehrten Aktivierung der fokalen Adhesionskinase (FAK). Die M6P/IGF2R negativen Zellen aktivierten zellgebundenes Plg stärker als Kontrollzellen. Dies vermittelte den Zellen ein erhöhtes invasives Potenzial durch die extrazelluläre Matrix. Mittels genetischer Rettungsversuche und Inhibitor-studien konnte ich zeigen, dass dieser Phänotyp durch einen direkten Effekt des M6P/IGF2R auf den uPAR zustande kam. In den Kontroll-zellen interagierte der M6P/IGF2R mit dem vollständigen uPAR und verstärkte die proteolytische Prozessierung des uPAR durch uPA. Die M6P/IGF2R negativen Zellen hatten im Gegensatz zu den Kontrollzellen, aufgrund reduzierter Prozessierung durch uPA, beinahe ausschliesslich den vollständigen uPAR an der Zelloberfläche. Auch die Koexprimerung des humanen M6P/IGF2R mit humanem uPAR erhöhte die Prozessierung des uPAR in Mausfibroblasten.

Zusammenfassend schliessen wir aus unseren Ergebnissen, dass der M6P/IGF2R den durch die uPAR Prozessierung mediierten negativen Rückopplungsmechansimus der peri-zellulären Plg Aktivierung beschleunigt. Die Prozessierung des uPAR führt zum Verlust der uPA Bindungsstelle am uPAR und daher zu einer Reduktion des invasiven Potenzials von Zellen.

Zusammenfassung (Englisch)

Cell associated “peri-cellular” proteolysis is a prerequisite for cell invasion through extracellular matrix (ECM) barriers during both physiological and pathological settings such as wound healing, angiogenesis, lymphocyte recirculation and tumor invasion. Furthermore, the extent of peri-cellular proteolysis also exerts control over the activation of latent growth factors and pro-hormones. One of the major proteases involved in these processes is the serine protease plasmin (Plm), which is the product of the proteolytically activated inactive pro-enzyme plasminogen (Plg). During cell invasion, cell surface bound Plg is activated by the urokinase plasminogen activator (uPA) bound to its receptor (uPAR) on the leading edge of invading cells. In this study I focused on the regulation of the uPA/uPAR system by the mannose 6-phosphate/ insulin-like growth factor 2 receptor (M6P/IGF2R). M6P/IGF2R interacts with uPAR on cells and in addition binds the uPA substrate Plg. M6P/IGF2R is lost or mutated in a variety of human malignancies and is considered a tumor suppressor. However, it is not clear which of its multiple functions might influence tumor progression in vivo. I report here that M6P/IGF2R is a negative regulator of Plm dependent cell invasion by mediating a negative feedback mechanism within the M6P/IGF2R uPAR complex. Loss of M6P/IGF2R expression by RNA interference resulted in accumulation of uPA and Plg on the cell surface of both human cancer and endothelial cells, and also in enhanced surface expression of alpha(V)beta(3) integrin on cancer cells. Increased integrin expression resulted in stronger cell adhesion and focal adhesion kinase (FAK) activation. Further, the silenced cells displayed increased Plg activation and consequently higher invasive potential through ECM. This phenotype was due to a direct effect of M6P/IGF2R on uPAR, as evidenced by genetic rescue experiments and inhibitor studies. In control cells, M6P/IGF2R interacted with the full-length uPAR facilitating cleavage of uPAR by uPA whereas M6P/IGF2R-silenced cells expressed predominantly full-length uPAR due to reduced cleavage. Equally, co-expression of human M6P/IGF2R and uPAR in mouse fibroblasts enhanced cleavage of uPAR. We conclude that M6P/IGF2R accelerates negative feedback regulation of pericellular plasminogen activation by uPAR cleavage leading to the loss of the uPA-binding site on uPAR and thereby reducing the invasive potential of cells.