The role of integrin sialylation in melanoma cells interactions with fibronectin

Bibliogr. s. 138-151

Podczas rozwoju choroby nowotworowej komórki budujące guz nabywają zdolności do migracji, adhezji oraz tworzenia nowych ognisk chorobowych w odległych od guza pierwotnego tkankach. Transformacja nowotworowa jest procesem złożonym, pociąga za sobą zmiany genotypu oraz fenotypu komórek transformowanych. Na powierzchni komórek nowotworowych pojawia się osobliwy zestaw białek adhezyjnych, molekuł odpowiedzialnych za utrzymanie spójności tkanki oraz prawidłową komunikację z macierzą zewnątrzkomórkową. Jednocześnie może dochodzić do nadekspresji terminalnie zlokalizowanych kwasów sjalowych wiązanych , oraz , co wpływa na rozwój choroby. Szczególnie interesujące z punktu tworzenia przerzutów są obserwacje, dotyczące wpływu oddziaływania integryny z fibronektyną na adhezję, migrację i inwazję komórek nowotworowych, jednocześnie obecność kwasów sjalowych na powierzchni receptora może modyfikować powyższe oddziaływania. Wyniki prezentowane w pracy dotyczą wpływu kwasów sjalowych na oddziaływania komórek czerniaka skóry pierwotnej linii WM115 oraz metastatycznej linii WM266-4 uzyskanych od tego samego pacjenta z fibronektyną. W pierwszej części rozprawy doktorskiej stosując metodę RT-PCR dokonano analizy ekspresji genów dla pięciu sjalilotransferaz przenoszących kwasy sjalowe na N-glikany. Wyniki potwierdzają, że transformacji czerniaka skóry towarzyszą zmiany w ekspresji genów kodujących sjalilotransferazy. W komórkach linii WM266-4 zwiększa się ekspresja SIAT1, zmniejsza ekspresja SIAT4c, jednocześnie ekspresja SIAT3 oraz PST nie uległa zmianie. W komórkach linii WM266-4 zaobserwowano również brak transkryptu dla STX, co może być wyznacznikiem komórek metastatycznych czerniaka skóry. W następnej kolejności badano obecność integryny stosując immunodetekcję, jak również podjęto próbę określenia sjalilacji podjednostek integrynowych metodami precypitacji lektynami oraz desjalilacji. Badania wykazują obecność integryny w komórkach obu linii czerniaka skóry jak również wzrost sjalilacji oraz spadek sjalilacji podjednostki integrynowej towarzyszy rozwojowi czerniaka. Badanie powierzchni komórek za pomocą cytometrii przepływowej wykazały zwiększoną ekspresję integryny oraz kwasów sjalowych i wiązanych do glikanów komórek linii WM266-4. Wyniki testu adhezji oczyszczonej integryny do fibronektyny wykazały, że sjalilacja obniża adhezję badanego receptora w komórkach linii WM115 w odróżnieniu do komórek linii WM266-4, w których kwasy sjalowe nie mają wpływu na adhezję do fibronektyny. Dokonano również identyfikacji metaloproteinaz metodą zymografii. Transformacji nowotworowej towarzyszy zwiększone wydzielanie metaloproteinazy Pro-MMP-2 i pojawienie się MMP-9, co potwierdzają badania pożywki znad komórek WM266-4. W testach funkcjonalnych badano udział integryny oraz kwasów sjalowych wiązanych , oraz testem (i) gojenia ran komórek po fibronektynie, (ii) podczas adhezji komórek do fibronektyny oraz (iii) inwazji przez Matrigel komórek linii WM115 oraz WM266-4. Otrzymane wyniki wykazały, że obecność integryny zwiększa tempo migracji tylko przez komórki pierwotnej linii czerniaka WM115. Kwasy sjalowe wiązane oraz zwiększają tempo migracji komórek czerniaka skóry metastatycznej linii WM266-4. Komórki linii WM266-4 wykazują większą adhezję do fibronektyny niż komórki pierwotnej linii WM115. Integryna zwiększa adhezję komórek obu linii fibronektyny, jednocześnie ekspresja SA oraz SA jest niezbędna podczas adhezji komórek czerniaka linii WM266-4 do fibronektyny. Wyniki badania dotyczących inwazji wykazują, że komórki linii pierwotnej WM115 oraz metastatycznej WM266-4 wykazują podobną zdolność do inwazji przez Matrigel. Integryna zwiększa inwazję komórek obu badanych linii, jednocześnie podczas transformacji nowotworowej prawdopodobnie dochodzi do zmiany funkcji kwasów sjalowych. Badania wskazują, że kwasy sjalowe wiązane sprzyjają inwazji komórek pierwotnej linii WM115, natomiast ich ekspresja nie wpływa na inwazję komórek linii WM266-4. Dodatkowo obecność kwasów sjalowych wiązanych utrudnia inwazję tych komórek przez Matrigel.

During the development of cancer, cells acquire the capacity for migration, adhesion, and forming of new metastasis in distant tissues. Malignant transformation is a complex process, which involves changes in genotype and phenotype of transformed cells. On the surface of tumor cells appears a singular set of adhesion molecules, like integrin , responsible for maintaining the consistency of the tissue and proper communication between cancer cells and extracellular matrix. Sialic acids are most commonly added to N-linked glycans in an a2-3, a2-6 or a2-8 linkages and altered profile of cell surface sialylation is a well-accepted hallmark of malignant transformation. The interaction of cells expressing integrin and fibronectin results cancer cell adhesion, migration, and invasion. Presence of sialic acids may modify these interactions. The aim of this study was to determine the impact of sialic acids on interactions between primary WM115 and metastatic WM266-4 melanoma cell lines and fibronectin. The aim of the present study was to analyze gene expression for five sialyltransferases witch added sialic acids to the terminal positions of N-glycans, using RT-PCR method. The results confirmed that expression of sialyltransferase genes are changing during cancer transformation. Upregulation of SIAT1 gene, downregulation of SIAT4c gene in WM266-4 metastatic cell line were observed. In addition lack of transcript for the STX was observed, which may be the determinant of metastatic melanoma cells. Subsequently, the presence of the integrin has been studied using immunodetection. The integrin subunit sialylation was investigated using enzymes digestion as well as lectin precipitation. The results revealed the presence of integrin in cancer cell lysats of both melanoma cell lines. Studies have also shown an increase sialic acids and decrease of sialic acids linked to integrin subunit. The impact of sialic acid , and linked to purified integrin receptor on protein adhesion to fibronectin was investigated using specific sialidases. The results have shown that sialic acid have decreased integrin adhesion to fibronectin in WM115 cell line. Sialic acids linked to isolated from WM266-4 cell line had no effect on adhesion to fibronectin. Densytometric analysis of gelatin zymography showed increase expression of Pro-MMP-2 and de novo synthesis of MMP-9 by WM266-4 cell line. Expression of Pro-MMP2 and MMP-9 were associated with melanoma progression. Finally the impact of integrin and sialic acids , and linked to N-glycans was investigated during (i) wound healing on fibronectin, (ii) adhesion to fibronectin, and (iii) cell invasion by Matrigel in WM115 and WM266-4 cell lines. The results revealed that the presence of integrin increased wound healing of WM115 cell line, but sialic acids linked to N-glycans had similar effect on WM266-4 cell lines. The WM266-4 cells also showed increased adhesion to fibronectin in comparison with primary WM115 cell line. Increased cell adhesion to fibronectin is probably associated with cutaneous melanoma transformation. Integrin was also associated with increased cell adhesion in primary and metastatic cell lines. Sialic acids and expression were necessary during WM266-4 adhesion to fibronectin. Study of cell invasion indicated that primary and metastatic WM115 WM266-4 cell lines exhibited similar invasive ability threw Matrigel. Expression of integrin enhanced cell invasion in both tested cell lines. Moreover, presumably there is a change in the function of sialic acids during cell invasion. Sialic acids promoted cell invasion of primary cell line WM115 but did not affect invasion of the in melanoma cell line WM266-4 through Matrigel. In addition sialic acids reduced invasion of WM266-4 cells through Matrigel.