text size

Molecular mechanisms of amoeboid invasion of cancer cells

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Title:
Molecular mechanisms of amoeboid invasion of cancer cells
Title (in czech):
Molekulární mechanismy invasivity u nádorových buněk
Type:
Dissertation
Author:
Mgr. Daniela Paňková, Ph.D.
Supervisor:
doc. RNDr. Jan Brábek, Ph.D.
Opponents:
RNDr. Michal Dvořák, CSc.
Ing. Tomáš Vomastek, Ph.D.
Consultant:
RNDr. Daniel Rösel, Ph.D.
Thesis Id:
83144
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Cell Biology (31-151)
Study programm:
Developmental and Cell Biology (P1529)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
22/10/2012
Defence result:
Pass
Language:
English
Keywords (in czech):
NG2 proteoglycan, invasivita, amoeboidně-mesenchymální přechod, Rho/ROCK signalizace
Keywords:
NG2 proteoglycan, invasion, amoeboid-mesenchymal transition, Rho/ROCK signalization
Abstract (in czech):
SUMMARY IN CZECH Invasivita nádorových buněk je jedním z nejdůležitějších kroků v procesu maligní progrese. Je charakterizovaná širokým spektrem mechanismů, které zahrnují jak individuální, tak kolektivní migrací buněk. Během procesu invasivity se nádorové buňky šíří do okolních tkání, kde zakládají nové metastázy. I proto je pochopení mechanismů buněčné invasivity zásadním krokem k účinné protinádorové terapii. Individuálně migrující buňky vykazují ve 3D prostředí dva způsoby invasivity. Mesenchymalně invadující buňky produkují během své migrace proteázy, které využívají k degradaci kolagenových vláken. Studie srůznými typy nádorových buněk zaměřené na inhibici proteáz poukázaly na nový amoeboidní mechanizmus invasivity buněk, který není závislý na degradací extracelulární matrix pomocí proteáz. Během mé disertační práce jsem se zaměřila na studium molekulárních mechanismů uplatňujících se v amoeboidní invasivitě nádorových buněk. Pro naše experimenty jsme využili potkaní sarkomový model sestávající z parentální nemetastazující linie K2 a od ní odvozené vysoce invasivní linie A3. Ukázali jsme, že i když je vysoce metastatická sarkomová linie A3 buněk mesenchymálního původu, její invasivní vlastnosti jsou závislé na upregulaci Rho / ROCK signální dráhy, která vede ke generování protrusivních sil na vedoucích okrajích amoeboidně migrujících buněk. Amoeboidní invasivita je málo závislá na integrínové buněčné adhezi k extracelulární matrix, a proto byl náš další výzkum zaměřený na úlohu NG2 proteoglykanu jako molekuly schopné zprostředkovat adhezi nezávisle na integrínech. Zjistili jsme, že umlčení NG2 prostřednictvím siRNA vede k poklesu invasivity a k snížení aktivity Rho GTPásy jak u potkaní, vysoce metastatické linie A3, tak i u lidské melanomové linie A375M2. Naopak, overexprese NG2 proteoglykanu korelovala se zvýšenou hladinou Rho-GTP a také se zvýšeným invasivním potenciálem u nemetastatické, parentální potkaní sarkomové linie K2. Tyto naše výsledky naznačují možnost uplatnění NG2 proteoglykanu jako adhesivní molekuly, která se podílí na amoeboidní invasivitě, stejně jako její propojení na Rho/ROCK signální dráhu. Dále jsme srovnávali vlastnosti G3-EM linie primárního karcinomu prsu a jeho odvozené transformované G3S1 linie. Zjistili jsme, že neoplasticky transformovaná invazivnější G3S1 linie vykazuje oproti méně invasivnější G3-EM linii zvýšenou dynamiku aktinového cytoskeletu.
Abstract:
SUMMARY Tumour cell invasion is one of the most critical steps in malignant progression. It includes a broad spectrum of mechanisms, including both individual and collective cell migration, which enables them to spread towards adjacent tissue, and form new metastases. Understanding the mechanisms of cell spreading, and invasion, is crucial for effective anticancer therapy. Two modes of individual migration of tumour cells have been established in a three-dimensional environment. Mesenchymally migrating cells use proteases to cleave collagen bundles, and thus overcome the ECM barriers. Recently described protease-independent amoeboid mode of invasion has been discovered in studies of cancer cells with protease inhibitors. During my PhD study, I have focused on determining the molecular mechanisms involved in amoeboid invasion of tumour cells. We have examined invasive abilities in non-metastatic K2 and highly metastatic A3 rat sarcoma cell lines. We have shown that even though highly metastatic A3 rat sarcoma cells are of mesenchymal origin, they have upregulated Rho/ROCK signalling pathway. Moreover, A3 cells generate actomyosin-based mechanical forces at their leading edges to physically squeeze through the collagen fibrils by adopting an amoeboid phenotype. Amoeboid invasiveness is also less dependent on integrin adhesion to the extracellular matrix, and we have suggested the potential role of NG2 proteoglycan in amoeboid cell adhesion and invasion. We found that NG2 knockdown leads to decreased invasion, as well as reduced level of active Rho in both highly metastatic A3 rat sarcoma and A375M2 human melanoma cells. Conversely, overexpression of NG2 proteoglycan correlated with elevated Rho-GTP expression, and increased invasiveness of non-metastatic K2 rat sarcoma cells. Our findings strongly suggest the role of NG2 proteoglycan as an adhesive molecule involved in amoeboid invasion as well as its potential connection to the Rho/ROCK signalling pathway. We have also compared invasive properties of G3-EM parental primary breast cancer cells and its derived neoplastic transformed G3S1 line. Our results have shown elevated cytoskeletal dynamics in more invasive G3S1 cells.
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Mgr. Daniela Paňková, Ph.D. 799 kB
Download Attachment to the thesis Mgr. Daniela Paňková, Ph.D. 1.17 MB
Download Abstract in czech Mgr. Daniela Paňková, Ph.D. 74 kB
Download Abstract in english Mgr. Daniela Paňková, Ph.D. 7 kB
Download Autoreferat / doctoral thesis summary Mgr. Daniela Paňková, Ph.D. 223 kB
Download Opponent's review RNDr. Michal Dvořák, CSc. 223 kB
Download Opponent's review Ing. Tomáš Vomastek, Ph.D. 128 kB
Download Defence's report 847 kB