Authors:	Germandi, Oliver
Title:	Immunmodulatorische Konsequenzen einer Eph-Rezeptorspaltung durch MMP-7
Online publication date:	22-Dec-2011
Year of first publication:	2011
Language:	german
Abstract:	Tumore haben die Fähigkeit ihr Mikromilieu zu modulieren, um so ihre Entwicklung und ihre Ausbreitung zu fördern oder sich vor Angriffen des Immunsystems zu schützen. Die Expression der Matrix Metalloproteinasen 7 (MMP-7) wurde in vielen verschiedenen Tumoren analysiert. Neben prometastatischen und wachstumsfördernden Funktionen wurden auch antiapoptotische Wirkungen von MMP-7 auf die Tumorzellen belegt (Strand et al., 2004). Doch noch sind nicht alle immunmodulatorischen Eigenschaften von MMP-7 aufgeklärt worden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die immunologischen Konsequenzen einer MMP-7 Expression durch Tumorzellen zu untersuchen.\r\nIm Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MMP-7 über die Spaltung der Rezeptortyrosinkinase EphB2 die Aktinpolymerisation und dadurch auch die Endozytose in Zellen verändern kann. EphB2 wurde als Target einer MMP-7 vermittelten Spaltung identifiziert. Die Untersuchungen mit MMP-7 überexprimierenden Hek 293 EcR Zellen und MMP-7 behandelten DCs zeigten unter dem Einfluss von MMP-7 eine wesentlich geringere EphB2 Expression auf deren Zelloberflächen. Zudem konnte durch in vitro Spaltversuche und anschließende Sequenzierung die Schnittstelle der MMP-7 induzierten Spaltung von EphB2 bestimmt werden. Anschließende Analysen belegten, dass durch die MMP-7 vermittelte Spaltung von EphB2 die Aktivierung der kleinen GTPasen Rac1 und Cdc42 stark reduziert wurden. Die Funktion von Cdc42 und Rac1 während der Aktinpolymerisation, als auch innerhalb der EphB2- Signalkaskade wurde bereits beschrieben (Irie and Yamaguchi, 2002). In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass MMP-7 die Aktinpolymerisation in Zellen reduzierte, was warscheinlich eine direkte Auswirkung der EphB2 Spaltung war. \r\nWeitere Versuche ließen einen Zusammenhang zwischen der reduzierten Aktinpolymerisation und der verminderten Endozytose in MMP-7 behandelten Zellen erkennen. Unter dem Einfluss von MMP-7 konnte sowohl in Hek 293 EcR MMP7 Zellen als auch in unreifen DCs eine Reduktion der endozytotischen Aktivität ermittelt werden.\r\nUntersuchungen mit humanen T-Zellen zeigten auch hier einen verminderten Nachweis von EphB2 auf den Zellen, wenn diese vorher mit MMP-7 inkubiert wurden. Zudem führte die Anwesenheit von MMP-7 in T-Zellen ebenfalls zu einer verminderten Aktinpolymerisation. Die mit der Aktinpolymerisation verbundene Restrukturierung des Zytoskeletts gilt als essentieller Prozess für die T-Zellaktivität (Tskvitaria-Fuller et al., 2003; Krummel et al., 2000). Anschließende Versuche konnte daher nicht nur eine Beeinträchtigung von MMP-7 auf die zytotoxische Aktivität von T-Zellen belegen, sondern deuteten auch auf eine verminderten Proliferation nach Antigenstimulation unter dem Einfluss von MMP-7 hin.\r\nDie Rolle von MMP-7 aber auch die von EphB2 in der Tumorimmunologie wurde bereits untersucht. So konnte eine induzierte Überexpression von EphB2 das Krebszellwachstum, die Adhäsion und die Migration inhibieren, während der Verlust der EphB2 Expression zu einer verstärkten Invasion und Metastisierung von Tumorzellen führte (Guo et al., 2006). Zudem konnte gezeigt werde, dass Tumorzellen die Funktion von DCs beeinflussen können. DCs aus tumortragenden Mäusen zeigten im Vergleich zu Kontrollzellen eine reduzierte Aktivierung von Cdc42 und Rac1 und zudem eine verminderte Endozytoseaktivität (Tourkova et al., 2007). Die in der vorliegenden Arbeit gezeigten MMP-7 bedingten Veränderungen der Aktinpolymerisation stellen womöglich eine Verbindung zwischen den genannten Untersuchungen her und offenbaren weitere immunologische Konsequenzen einer MMP-7 Expression im Tumor. \r\n\r\n Tumors have the ability to modulate their microenvironment in order to either promote their development and spread or to protect itself against attacks by the immune system. Expression of the matrix metalloproteinase 7 (MMP-7) was analyzed in many different tumors. Besides pro-metastatic and growth-promoting functions, anti apoptotic effects of MMP-7 were assigned to tumor cells (Strand et al., 2004). But many other immunomodulatory functions of MMP-7 are still unknown. The aim of this study was to investigate the immunological consequences of MMP-7 overexpression by tumor cells.\r\nIn this study EphB2 was identified as a target of a MMP-7-mediated cleavage. It was shown that MMP-7 is able to alter endocytosis of cells, through reduced actin polymerization caused by cleavage of the receptor tyrosine kinase EphB2. Studies with MMP-7 overexpressing HEK 293 cells and MMP-7-treated DCs showed a significantly lower EphB2 expression on the cell surfaces under the influence of MMP-7. In addition, by in vitro cleavage experiments and additional sequencing this study could determine the cleavage site of MMP-7 in EphB2.\r\nSubsequent analysis showed that the MMP-7-mediated cleavage of EphB2 reduces the activation of the small GTPases Rac1 and Cdc42. The function of Cdc42 and Rac1 during actin polymerization, as well as within the EphB2 signaling pathway has been described previously (Irie and Yamaguchi, 2002). In the present study it was demonstrated that MMP-7 reduced the actin polymerization in cells, which was probably a direct effect of the EphB2 cleavage.\r\nFurther experiments showed a correlation between the reduced actin polymerization and decreased endocytic activities in MMP-7 treated cells. HEK 293 cells as well as immature DCs showed a reduction of endocytotic activity under the influence of MMP-7. Studies with human T-cells also showed a decreased cell surface expression of EphB2 after previous incubation with MMP-7. Moreover, the presence of MMP-7 also led to decreased actin polymerization in T-cells. \r\nThe actin polymerization associated with the restructuring of the cytoskeleton is considered an essential process for the T-cell activity (Tskvitaria-Fuller et al., 2003; Krummel et al., 2000). Further experiments showed that MMP-7 is not only able to reduce the cytotoxic activity of T cells, but also to decrease the proliferation of T-cells after antigen stimulation.\r\nThe role of MMP-7 and EphB2 in tumor immunology has been already investigated. It was shown that an induced overexpression of EphB2 could inhibit cancer cell growth, adhesion and migration, while the loss of EphB2 expression resulted in an increased invasion and metastasis of tumor cells (Guo et al., 2006). In this study it was also shown that tumor cells can affect the function of DCs. DCs from tumor-bearing mice showed a reduced activation of Rac1 and Cdc42 in comparison to control cells and also a decreased endocytotic activity (Tourkova et al., 2007). \r\nThe results of the doctoral thesis showed that the MMP-7-related changes in actin polymerization may provide a connection between with the aforementioned studies and reveal additional immunological consequences of MMP-7 expression in the tumor.\r\n
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 04 Medizin
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2136
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-29694
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	133 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen