Authors:	Alla, Vijay
Title:	Molecular characterization of the immune modulatory function of matrix metalloproteinase-7, a factor in the tumour micromilieu
Online publication date:	9-Jul-2007
Year of first publication:	2007
Language:	english
Abstract:	Matrix metalloproteinases are the components of the tumour microenvironment which play a crucial role in tumour progression. Matrix metalloproteinase-7 (MMP-7) is expressed in a variety of tumours and the expression is associated with an aggressive malignant phenotype and poor prognosis. A role for MMP-7 in the immune escape of tumours has been postulated, but the mechanisms are not clearly understood. The present study was focused on identifying physiological inactivators of MMP-7 and also to unravel the mechanisms involved in MMP-7 mediated immune escape. This study shows that human leukocyte elastase (HLE), secreted by polymorphonuclear leukocytes cleaves MMP-7 in the catalytic domain as revealed by N-terminal sequencing. Further analysis demonstrates that the activity of MMP-7 was drastically decreased after HLE treatment in a time and dose dependent manner. MMP-7 induces apoptosis resistance in tumour cells by cleaving CD95 and CD95L. The effect of HLE on MMP-7 mediated apoptosis resistance was analysed. In vitro stimulation of apoptosis by anti-Apo-1 (anti-CD95 antibody) and the chemotherapeutic drug doxorubicin is reduced by MMP-7. Also tumour specific cytotoxic T cells do not effectively kill tumour cells in the presence of MMP-7. This study revealed that HLE abrogates the negative effect of MMP-7 on apoptosis induced by CD95 stimulation, doxorubicin or cytotoxic T cells and restores apoptosis sensitivity of tumour cells. To gain insight into the possible immune modulatory functions of MMP-7, experiments were performed to identify new immune relevant substrates. The human T cell line, Jurkat, was selected for these studies. Hsc70 which is involved in uncoating of clathrin vesicles was found in the supernatants of the MMP-7 treated cells indicating a modulatory role of MMP-7 on endocytosis. Further studies demonstrated that MMP-7 leads to decreased clathrin staining in HEK293, HepG2, Jurkat, CD4+ T cells and dendritic cells. Results also show MMP-7 treatment increased surface expression of cytotoxic T lymphocyte associated protein-4 (CTLA-4) which accumulated due to inhibition of the clathrin mediated internalization in CD4+CD25+ cells. Matrix Metalloproteinasen sind Komponenten des Tumormikromilieus und spielen eine entscheidende Rolle bei der Progression und Metastasierung von Tumoren. Matrix Metalloproteinase-7 (MMP-7) wird von einer Vielzahl aggressiver Tumore exprimiert und dies korreliert mit einer ungünstigen Prognose. Da die antitumorale Immunantwort durch Faktoren des Mikromilieus beeinflussbar ist, könnte eine tumorale MMP-7 Expression die Zellen vor dem Angriff des Immunsystems schützen. Die Mechanismen die dies bewirken sind jedoch noch weitgehend unverstanden. Diese Studie fokussierte sich darauf, den MMP-7-vermittelten „Immunescape“-Mechanismus zu entschlüsseln und physiologische Inaktivatoren von MMP-7 zu identifizieren. In in vitro Studien mit rekombinanten MMP-7 konnte gezeigt werden, dass die humane Leukozyten Elastase (HLE), die von polymorphnukleären Leukozyten sekretiert wird, die katalytische Domäne von MMP-7 spaltet. Enzymaktivitätsanalysen zeigten, dass die Aktivität von MMP-7 nach zeit-und dosisabhängiger HLE Behandlung drastisch reduziert ist. MMP-7 induziert Apoptoseresistenz in Tumorzellen, indem es den Todesrezeptor CD95 und seinen Liganden von der Zelloberfläche abspaltet. In funktionellen Untersuchungen wurde der Effekt von HLE auf die MMP-7-vermittelte Apoptoseresistenz analysiert. Hierzu wurde Apoptose in HEK293- und HepG2-Zellen durch agonistische CD95 Antikörper oder dem chemotherapeutischen Medikament Doxorubicin induziert. In diesen Modellen reduzierte MMP-7 signifikant die Apoptoserate. Auch Tumor-spezifische zytotoxische T-Zellen können in Gegenwart von MMP-7 Tumorzellen nicht effektiv eliminieren. Durch eine zusätzliche Behandlung mit HLE wurde bewiesen, dass HLE den negativen Effekt von MMP-7 auf die Apoptose, induziert durch die Stimulation mit CD95, Doxorubicin oder zytotoxischen T-Zellen, aufhebt, indem sie die Apoptose-Sensitivität von Tumorzellen wieder herstellt Experimente mit CD95 negativen Zellen deuten auf weitere immunrelevante Substrate von MMP-7 hin. Um sie zu identifizieren, wurden Jurkat-Zellen mit MMP-7 behandelt und abgespaltene Oberflächenproteine durch 2D Gelelektrophorese aufgetrennt. Im Vergleich zu unbehandelten Zellen konnte auf diese Weise das Hitzeschockprotein Hsc70 im Zellüberstand nachgewiesen werden. Da Hsc70 eine wichtige Funktion bei der Clathrin-vermittelten Endocytose ausübt, könnte MMP-7 diese wichtige zelluläre Funktion modulieren. Weitere Studien zeigten, dass MMP-7 zu einer verminderten Clathrin-Färbung in HEK293, HepG2, Jurkat, CD4+ T-Zellen und dendritischen Zellen führt. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die Behandlung mit MMP-7 die Oberflächenexpression von CTLA-4 (cytotoxic T-lymphocyte-associated protein-4) erhöht, welches aufgrund der Inhibierung der Clathrin-vermittelten Internalisierung auf der Oberfläche von CD4+CD25+ T-Zellen akkumuliert. Dendritische Zellen (DCs) besitzen eine hohe endozytotische Kapazität und spielen eine wichtige Rolle bei der Antigenpräsentierung. Der Effekt von MMP-7 auf die Differenzierung von DCs zeigte Veränderungen in der Morphologie und eine Abnahme von differenzierten DCs im Vergleich zu undifferenzierten DCs. Die Aufnahme von Transferrin in DCs war in Gegenwart von MMP-7 ebenfalls herabgesetzt. Die Ergebnisse deuten insgesamt daraufhin, dass MMP-7 die endozytotische Maschinerie modulieren kann und dies Konsequenzen für die Funktion von Immunzellen hat.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3345
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-13321
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen