German Title: Untersuchung der endothelialen Verbindungsneubildung durch den Tankyrasehemmer XAV939

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Abstract

Tankyrase inhibitors are recognized as potential therapeutics for malignancies that exhibit increased intrinsic β-catenin activity. Nevertheless, the specific mechanism of tankyrase inhibition effects on the endothelium after systemic administration remains inadequately understood. In this study, we aimed to explore the effects of the tankyrase inhibitor XAV939 on endothelial cells (EC) function and elucidate the associated underlying mechanism. The analysis of EC function involved in sprouting angiogenesis, EC migration, junctional dynamics, endothelial permeability assay by human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) monolayer, and ex vivo explanted mouse retina as main experimental models. The investigation of signaling mechanisms involved multiple experimental techniques, including western blot analysis, immunofluorescence (IF) staining, quantitative polymerase chain reaction (qPCR) in both HUVEC and HEK293 cells, and luciferase reporter gene assays in HEK293 cells. XAV939 treatment results in changed junctional dynamics phenotype, permeability function, and endothelial migration defects. Mechanically, XAV939 treatment enhanced the stability of angiomotin-like proteins 1 and 2 (AMOTL1 and 2), which inhibits the process of YAP/TAZ nuclear localization, ultimately leading to the suppression of TEAD-mediated transcription. Interestingly, XAV939 treatment has been found to interfere with AJs by activating the RhoA-Rho dependent kinase (ROCK)-mediated F-actin bundling. Conversely, the impeding of F-actin bundling caused by the ROCK inhibitor H1152 has been shown to restore the normal functioning of ECs. Surprisingly, this mechanism was associated increase in nuclear TAZ and TEAD-mediated transcription, indicating distinct regulation of YAP and TAZ by cytoskeleton in EC. In conclusion, this study provides a comprehensive understanding of junctional remodeling interplay among the actin cytoskeleton, EC function and YAP/TAZ signaling, and underlying mechanism during tankyrase inhibitor systemic administration.

Translation of abstract (German)

Tankyrase-Inhibitoren sind als potenzielle Therapeutika für bösartige Erkrankungen anerkannt, die eine erhöhte intrinsische β-Catenin-Aktivität aufweisen. Dennoch ist der spezifische Mechanismus der Auswirkungen der Tankyrase-Hemmung auf das Endothel nach systemischer Verabreichung noch unzureichend verstanden. In dieser Studie wollten wir die Auswirkungen des Tankyrase-Hemmers XAV939 auf die Funktion der Endothelzellen (EC) untersuchen und den zugrundeliegenden Mechanismus aufklären. Die Analyse der EC-Funktion umfasste die Angiogenese von Sprossen, die EC-Migration, die Junktionsdynamik, den Endothelpermeabilitätstest mit menschlichen Nabelvenenendothelzellen (HUVEC) in einer Monolage und die Ex-vivo-Explantation der Mausnetzhaut als wichtigste experimentelle Modelle. Zur Untersuchung der Signalmechanismen wurden mehrere experimentelle Techniken eingesetzt, darunter Western-Blot-Analysen, Immunfluoreszenzfärbung (IF), quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR) sowohl in HUVEC- als auch in HEK293-Zellen und Luciferase-Reportergen-Tests in HEK293-Zellen. Die Behandlung mit XAV939 führt zu Veränderungen in der Junktionsdynamik, dem Phänotyp, der Permeabilitätsfunktion und Defekten bei der endothelialen Migration. Die Behandlung mit XAV939 erhöhte mechanisch die Stabilität der Angiomotin-ähnlichen Proteine 1 und 2 (AMOTL1 und 2), was den Prozess der YAP/TAZ-Kernlokalisierung hemmt und letztlich zur Unterdrückung der TEAD-vermittelten Transkription führt. Interessanterweise wurde festgestellt, dass die Behandlung mit XAV939 die AJs durch die Aktivierung der RhoA-Rho-abhängigen Kinase (ROCK) -vermittelten F-Aktin-Bündelung beeinträchtigt. Umgekehrt hat sich gezeigt, dass die Verhinderung der F-Aktin-Bündelung durch den ROCK-Inhibitor H1152 die normale Funktion von ECs wiederherstellt. Überraschenderweise ging dieser Mechanismus mit einer Zunahme der TAZ- und TEAD-vermittelten Transkription im Kern einher, was auf eine unterschiedliche Regulierung von YAP und TAZ durch das Zytoskelett in den EC hinweist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie ein umfassendes Verständnis des Zusammenspiels von Aktin-Zytoskelett, EC-Funktion und YAP/TAZ-Signalisierung sowie des zugrunde liegenden Mechanismus während der systemischen Verabreichung von Tankyrase-Inhibitoren ermöglicht.