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CD24 als Cargoprotein von Exosomen und seine tumorbiologische Bedeutung

Runz, Steffen

English Title: CD24 as cargo protein of exosomes and its tumorbiological significance

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Abstract

Exosomen sind Vesikel endosomalen Ursprungs, die durch die Fusion von Multivesicular Bodies mit der Plasmamembran von Tumorzellen und anderen Zelltypen in den Extrazellulärraum ausgeschüttet werden. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob auch der Tumormarker CD24 sekretiert wird. Es zeigte sich, dass CD24 sowohl in konditionierten Zellkulturüberständen als auch in malignem Aszites von Patientinnen mit Ovarialkarzinomen in Exosomen vorkommt. In vielen Tumoren korreliert die Expression von CD24 mit einer schlechten Prognose für die Patienten. Während die meisten Tumoren CD24 an der Zelloberfläche exprimieren, weisen Tumoren mit einer CD24-Akkumulation im Zytoplasma eine erhöhte Invasivität auf. Daher sollte überprüft werden, ob ein Zusammenhang zwischen der intrazellulären Lokalisation von CD24 und seiner Nachweisbarkeit in Tumorexosomen besteht. Aus der biochemischen Analyse von Exosomen aus malignem Aszites und deren Vergleich mit immunhistochemischen Färbungen der zugehörigen Ovarialkarzinome wurde jedoch deutlich, dass dies nicht der Fall ist. Um zu zeigen, dass die Aszitesexosomen ihren Ursprung in Tumorzellen haben, wurde der Tumormarker EpCAM in den Aszitesexosomen identifiziert. Hinweise auf die Beteiligung von Exosomen bei der Zellinvasion wurden durch die Detektion der Matrix-Metalloproteinasen MMP-2 und MMP-9 bekräftigt. In Anbetracht der Rolle von Exosomen während der Tumorprogression und bei der Regulation von Immunzellen könnten CD24 und EpCAM als wichtige Markerproteine für die Identifizierung von Tumorexosomen dienen. CD24 stimuliert die Adhäsion, Migration und Invasion von Tumorzellen auf verschiedenen Substraten. Die Daten des zweiten Teils dieser Arbeit zeigen, dass die stabile Transfektion der Karzinomzelllinien A125 und MDA-MB-435S mit CD24 auch die Migration auf Kollagen-1 erhöht. Während über den Mechanismus, durch den CD24 dies verursacht, bislang nur wenig bekannt ist, konnten CD24 hier genregulatorische Eigenschaften nachgewiesen werden. In A125-Zellen stimulierte es die Expression der Matrix-Metalloproteinasen MMP-2, MMP-9 und MMP-13 sowie des Zelladhäsionsmoleküls L1-CAM, deren promigratorische Funktionen während der Tumorprogression bekannt sind. Des Weiteren führte die Antikörper-vermittelte Hemmung von β1-Integrin zum Rückgang der erhöhten Migration CD24-positiver Zellen. Eine frühere Studie unserer Gruppe beschreibt eine regulatorische Wirkung von CD24 auf die Aktivität des Chemokinrezeptors CXCR4 durch die Beeinflussung seiner Lipid Raft-Assoziation. In der vorliegenden Arbeit wiesen CD24-Transfektanten eine vermehrte Lokalisation von β1-Integrin in Lipid Rafts auf. Neben der Wechselwirkung von CD24 mit Proteinkinasen der Src-Familie stellt die Beeinflussung der Lipid Raft-Assoziation einen weiteren Mechanismus dar, wie CD24 die Funktion anderer Proteine beeinflussen kann.

Translation of abstract (English)

Exosomes are vesicles of endosomal origin, which are secreted by tumor cells and other cell types into the extracellular space by fusion of multivesicular bodies with the plasma membrane. This thesis demonstrates that the tumor marker protein CD24 is secreted in vesicles which represent exosomes. CD24-positive exosomes were detected both in conditioned cell culture supernatants and in malignant ascites of ovarian carcinoma patients. In many tumors, the expression of CD24 correlates with poor prognosis for the patients. CD24 is usually expressed at the cell surface. However, tumors which accumulate CD24 in the cytoplasm display an increased invasiveness. In order to evaluate whether the intracellular localization of CD24 has an influence on the presence of CD24 in tumor-derived exosomes, exosomes from malignant ascites of ovarian carcinoma patients were biochemically analysed and compared with immunohistochemically stained sections of the corresponding tumor. However, such a correlation could not be observed. In order to investigate, whether ascites-derived exosomes originate from the tumor, the tumor marker protein EpCAM was identified in these exosomes. Moreover, the matrix-metalloproteinases MMP-2 and MMP-9 were detected in ascites-derived exosomes, confirming the involvement of exosomes in cell invasion. In view of the emerging role of exosomes in tumor progression and immune modulation, CD24 and EpCAM might serve as valuable markers for the analysis of tumor cell-derived exosomes. The expression of CD24 stimulates the adhesion, migration and invasion of tumor cells on diverse substrates. The second part of this study demonstrates, that the stable overexpression of CD24 in the carcinoma cell lines A125 and MDA-MB-435S induces an increased migration on collagen-1. While only few details about the mechanism of these CD24-mediated effects have been clarified so far, it is shown here, that CD24 displays gene regulatory capacities. In A125 cells it increased the gene expression of the matrix-metalloproteinases MMP-2, MMP-9 and MMP-13 as well as the cell adhesion molecule L1-CAM, whose pro-migratory characteristics have been demonstrated previously. Furthermore, antibody-induced inhibition of β1-integrin reduced the increased motility of CD24-positive cells. A recent study of our group describes a regulatory effect of CD24 towards the chemokine receptor CXCR4 by affecting its association with lipid rafts. Here it is shown, that the expression of CD24 induced an enhanced recruitment of β1-integrin to lipid rafts. Except for the association of CD24 with protein kinases of the src-family, the regulation of the association in lipid rafts may represent a further mechanism of CD24 to influence the functions of other proteins.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schirrmacher, Prof. Dr. Volker
Date of thesis defense: 22. October 2007
Date Deposited: 05. Nov 2007 15:17
Date: 2007
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: CD24 , Exosomen , Ovarialkarzinom , Integrine , Lipid RaftsCD24 , exosomes , ovarian carcinoma , integrins , lipid rafts
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