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Titel:Rekombinante Expression und Untersuchungen zur Funktion eines Fibroblasten-Wachstumsfaktor-bindenden Proteins(FGF-BP)
Autor:Hagenbusch, Julia
Weitere Beteiligte: Aigner, Achim (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2010
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2010/0039
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2010-00396
DOI: https://doi.org/10.17192/z2010.0039
DDC: Medizin
Titel (trans.):Recombinant expression and functional studies on a fibroblast growth factor binding protein (FGF-BP)
Publikationsdatum:2010-03-15
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Ovarian cancer, Tumor, FGF-BP, Tumor, Eierstockkrebs, Fibroblastenwachstumsfaktor, Konfokale Mikroskopie, FGF, FGF-BP

Zusammenfassung:
Nach Herz-Kreislauferkrankungen stellen maligne Tumoren die zweithäufigste Todesursache in den Industriestaaten dar. Therapeutisch stehen die operative Therapie sowie die Chemo- und Strahlentherapie zur Verfügung. Der Heilungserfolg ist jedoch gerade bei fortgeschrittenen Tumorstadien begrenzt. Ein in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnener therapeutischer Ansatz verfolgt die Begrenzung der Tumor-ausbreitung durch die spezifische Inhibition von Wachstumsfaktoren, Rezeptoren oder anderer wachstumsstimulierender Proteine, die in malignen Zellen aberrant (über-) exprimiert sind. Dementsprechend wichtig ist die Identifikation und Analyse dieser Zielfaktoren im Hinblick auf eine spezifische und nebenwirkungsarme Therapie von Tumorerkrankungen. Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Untersuchung und Funktionsanalyse eines in verschiedenen maligne entarteten Geweben überex-primierten Genprodukts: dem Fibroblasten-Wachstumsfaktor-bindenden Protein (FGF-BP). FGF-BP ist ein heparinbindendes Protein, welches mit verschiedenen Fibroblastenwachstumsfaktoren (FGFs), darunter FGF-2, interagiert. Es mobilisiert FGF-2 aus der extrazellulären Matrix und ist folglich bedeutend für dessen Bioaktivität. In dieser Arbeit wurde anhand der immunistochemischen Analyse von Gewebeschnitten gesunden versus malignen Ovarialgewebes gezeigt, dass FGF-BP in etwa 30% der Ovarialkarzinome überexprimiert wird. Dieser Anteil ist vergleichbar mit der Überexpressionsrate des Her2-Rezeptors in Mammakarzinomen. Die hier erhobenen Ergebnisse sind Grundlage für weitere Studien, die die Überexpression von FGF-BP in Bezug auf den Subtyp und der Stadien von Ovarialkarzinomen spezifizieren. Zur weiteren funktionellen Analyse sollte FGF-BP rekombinant produziert werden, was sich bereits in früheren Studien schwierig gestaltete. In dieser Arbeit gelang die rekombinante Expression von FGF-BP (rFGF-BP) mit hoher Ausbeute. Für dieses rFGF-BP konnte neben der bereits vormals beschriebenen Bindung an FGF-2 auch Interaktionen mit FGF-4 und -9 nachgewiesen werden. Im Proliferationsassay mit SW13-Zellen wurde ein wachstumsstimulierender Effekt beobachtet, wie er auch bei mit einem FGF-BP-Expressionvektor stabil transfizierten SW13-Zellen gesehen wurde. In stabil mit dem Fusionsprotein FGF-BP-CFP transfizierten Tumorzellen konnte unter Verwendung der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie eine in Abwesenheit von FGF-2 hauptsächlich zytoplasmatische Lokalisation nachgewiesen werden. Unter Koexpression mit FGF-2 fand eine Translokation von FGF-BP in den Zellkern statt. Anhand der Analyse verschiedener C- bzw. N-terminal verkürzter FGF-BP-Mutanten konnte gezeigt werden, dass die Translokation von FGF-BP in den Zellkern neben der Anwesenheit von FGF-2 vom N-Terminus des FGF-BP abhängig ist. Um die biologischen Relevanz dieser Beobachtungen bewerten zu können, wurden mit verschiedenen Zelllinien Proliferationsstudien durchgeführt. Dabei wurden in Abhängigkeit von der endogenen Expression von FGF-2 inhibitorische bzw. stimulierende Effekte des FGF-BP auf das Zellwachstum beobachtet. Zusammen-genommen mit den Ergebnissen aus der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie scheint hierfür das Verhältnis zwischen FGF-BP und FGF-2 verantwortlich zu sein. FGF-BP gelangt abhängig von FGF-2 in den Zellkern, wo es seine proliferationssteigernde Wirkung entfaltet. In Abwesenheit von FGF-2 verbleibt es im Zytoplasma und wirkt inhibitorisch auf das Zellwachstum. Der wachstums-stimulierende Effekt von FGF-BP ist somit von dessen N-Terminus, von der Anwesenheit von FGF-2 sowie von dem Gleichgewicht zwischen zytoplasmatischem, inhibitorisch wirksamem und nukleärem, stimulierendem FGF-BP abhängig. Basierend auf der hier in Ovarialkarzinomen nachgewiesenen Überexpression und der proliferationsstimulierenden Wirkung von FGF-BP in FGF-2 positiven Tumoren eröffnet dies Möglichkeiten zur Therapie des Ovarialkarzinoms z.B. durch Einsatz RNAi-vermittelter Knockdown-Strategien.

Bibliographie / References

  1. Hebert, J.M., M. Boyle, G.R. Martin, 1991 mRNA localization studies suggest that murine FGF-5 plays a role in gastrulation. Development. 112: 407-15.
  2. Kornmann, M., T. Ishiwata, H.G. Beger, M. Korc, 1997 Fibroblast growth factor-5 stimulates mitogenic signaling and is overexpressed in human pancreatic cancer: evidence for autocrine and paracrine actions. Oncogene. 15: 1417-24.
  3. Toi, M., J. Kashitani, T. Tominaga, 1993 Tumor angiogenesis is an independent prognostic indicator in primary breast carcinoma. Int.J Cancer. 55: 371-374.
  4. Weidner, K.M., G. Hartmann, M. Sachs, W. Birchmeier, 1993 Properties and functions of scatter factor/hepatocyte growth factor and its receptor c-Met.
  5. Hauri, H.P., F. Kappeler, H. Andersson, C. Appenzeller, 2000 ERGIC-53 and traffic in the secretory pathway. J Cell Sci. 113 ( Pt 4): 587-96.
  6. Hulett, M.D., C. Freeman, B.J. Hamdorf, R.T. Baker, M.J. Harris, C.R. Parish, 1999 Cloning of mammalian heparanase, an important enzyme in tumor invasion and metastasis. Nat Med. 5: 803-9.
  7. Revest, J.M., L. DeMoerlooze, C. Dickson, 2000 Fibroblast growth factor 9 secretion is mediated by a non-cleaved amino-terminal signal sequence. J Biol Chem. 275: 8083-90.
  8. Hanahan, D., 1998 A flanking attack on cancer. Nat Med. 4: 13-4.
  9. Miyakawa, K., K. Hatsuzawa, T. Kurokawa, M. Asada, T. Kuroiwa, T. Imamura, 1999 A hydrophobic region locating at the center of fibroblast growth factor-9 is crucial for its secretion. J Biol Chem. 274: 29352-7.
  10. Wong, P., B. Hampton, E. Szylobryt, A.M. Gallagher, M. Jaye, W.H. Burgess, 1995 Analysis of putative heparin-binding domains of fibroblast growth factor-1. Using site-directed mutagenesis and peptide analogues. J Biol Chem. 270: 25805-11.
  11. Mignatti, P., T. Morimoto, D.B. Rifkin, 1992 Basic fibroblast growth factor, a protein devoid of secretory signal sequence, is released by cells via a pathway independent of the endoplasmic reticulum-Golgi complex. J Cell Physiol. 151: 81-93.
  12. Rak, J., R.S. Kerbel, 1997 bFGF and tumor angiogenesis--back in the limelight? Nat Med. 3: 1083-4.
  13. Wu, D., M. Kan, G.H. Sato, T. Okamoto, J.D. Sato, 1991 Characterization and molecular cloning of a putative binding protein for heparin-binding growth factors. J.Biol.Chem. 266: 16778-16785.
  14. Schekman, R., L. Orci, 1996 Coat proteins and vesicle budding. Science. 271: 1526- 33.
  15. Kagan, B.L., R.T. Henke, R. Cabal-Manzano, G.E. Stoica, Q. Nguyen, A. Wellstein, A.T. Riegel, 2003 Complex regulation of the fibroblast growth factor-binding protein in MDA-MB-468 breast cancer cells by CCAAT/enhancer-binding protein beta. Cancer Res. 63: 1696-705.
  16. Li, W.M., W.B. Chen, 2004 Effect of FGF-BP on angiogenesis in squamous cell carcinoma. Chin Med J (Engl). 117: 621-3.
  17. Tassi, E., A. Al-Attar, A. Aigner, M.R. Swift, K. McDonnell, A. Karavanov, A. Wellstein, 2001 Enhancement of fibroblast growth factor (FGF) activity by an FGF-binding protein. J Biol Chem. 276: 40247-40253.
  18. Kurtz, A., H.L. Wang, N. Darwiche, V. Harris, A. Wellstein, 1997 Expression of a binding protein for FGF is associated with epithelial development and skin carcinogenesis. Oncogene. 14: 2671-2681.
  19. Tassi, E., R.T. Henke, E.T. Bowden, M.R. Swift, D.P. Kodack, A.H. Kuo, A. Maitra, A. Wellstein, 2006 Expression of a fibroblast growth factor-binding protein during the development of adenocarcinoma of the pancreas and colon. Cancer Res. 66: 1191-8.
  20. Monzat, V., G. Ratovo, A. Estival, M. Fanjul, C. Bertrand, B. Clement, N. Vaysse, E. Hollande, F. Clemente, 1996 Expression of two FGF-2 isoforms in pancreatic acinar cells (AR4-2J). Intracellular localization and role in the regulation of the extracellular matrix biosynthesis. Eur J Cell Biol. 69: 316-26.
  21. Sekine, K., H. Ohuchi, M. Fujiwara, M. Yamasaki, T. Yoshizawa, T. Sato, N. Yagishita, D. Matsui, Y. Koga, N. Itoh, S. Kato, 1999 Fgf10 is essential for limb and lung formation. Nat Genet. 21: 138-41.
  22. Jouanneau, J., J. Plouet, G. Moens, J.P. Thiery, 1997 FGF-2 and FGF-1 expressed in rat bladder carcinoma cells have similar angiogenic potential but different tumorigenic properties in vivo. Oncogene. 14: 671-6.
  23. Mongiat, M., J. Otto, R. Oldershaw, F. Ferrer, J.D. Sato, R.V. Iozzo, 2001 Fibroblast Growth Factor-binding Protein Is a Novel Partner for Perlecan Protein Core. J Biol Chem. 276: 10263-10271.
  24. Vlodavsky, I., A. Eldor, M. Bar-Ner, R. Fridman, I.R. Cohen, M. Klagsbrun, 1988 Heparan sulfate degradation in tumor cell invasion and angiogenesis. Adv.Exp.Med.Biol. 233: 201-210.
  25. Michigami, T., A. Suga, M. Yamazaki, C. Shimizu, G. Cai, S. Okada, K. Ozono, 1999 Identification of amino acid sequence in the hinge region of human vitamin D receptor that transfers a cytosolic protein to the nucleus. J Biol Chem. 274: 33531-8.
  26. Tomita, A.T. Riegel, A. Wellstein, 2006 Identification of the fibroblast growth factor (FGF)-interacting domain in a secreted FGF-binding protein by phage display. J Biol Chem. 281: 1137-44.
  27. Shklar, G., J. Schwartz, D. Grau, D. Trickler, K.D. Wallace, 1980 Inhibition of hamster buccal pouch carcinogenesis by 13-cis retinoic acid. Oral Surgery. 50: 45-52.
  28. Kim, K.J., B. Li, J. Winer, M. Armanini, N. Gillett, H.S. Phillips, N. Ferrara, 1993 Inhibition of vascular endothelial growth factor-induced angiogenesis suppresses tumour growth in vivo. Nature. 362: 841-844.
  29. Sommer, A., D.B. Rifkin, 1989 Interaction of heparin with human basic fibroblast growth factor: protection of the angiogenic protein from proteolytic degradation by a glycosaminoglycan. J Cell Physiol. 138: 215-20.
  30. Liaudet-Coopman, E.D.E., G.J. Berchem, A. Wellstein, 1997 In vivo inhibition of angiogenesis and induction of apoptosis by retinoic acid in squamous cell carcinoma. Clinical Cancer Research. 3: 179-184.
  31. Lorenzet, R., J.H. Sobel, A. Bini, L.D. Witte, 1992 Low molecular weight fibrinogen degradation products stimulate the release of growth factors from endothelial cells. Thromb Haemost. 68: 357-63.
  32. Vlodavsky, I., Y. Friedmann, M. Elkin, H. Aingorn, R. Atzmon, R. Ishai-Michaeli, M. Bitan, O. Pappo, T. Peretz, I. Michal, L. Spector, I. Pecker, 1999 Mammalian heparanase: gene cloning, expression and function in tumor progression and metastasis. Nat Med. 5: 793-802.
  33. Warburton, D., J. Zhao, M.A. Berberich, M. Bernfield, 1999 Molecular embryology of the lung: then, now, and in the future. Am J Physiol. 276: L697-704.
  34. Renko, M., N. Quarto, T. Morimoto, D.B. Rifkin, 1990 Nuclear and cytoplasmic localization of different basic fibroblast growth factor species. J.Cell Physiol. 144: 108-114.
  35. Harris, V.K., E.D. Liaudet-Coopman, B.J. Boyle, A. Wellstein, A.T. Riegel, 1998 Phorbol ester-induced transcription of a fibroblast growth factor-binding protein is modulated by a complex interplay of positive and negative regulatory promoter elements. J Biol Chem. 273: 19130-9.
  36. Pollard, M., P. Luckert, M. Sporn, 1991 Prevention of primary prostate cancer in Loblund-wistar rat by N-(4-hydroxyphenyl)retinamide. Cancer Res. 51: 3610- 3611.
  37. Rapoport, T.A., B. Jungnickel, U. Kutay, 1996 Protein transport across the eukaryotic endoplasmic reticulum and bacterial inner membranes. Annu Rev Biochem. 65: 271-303.
  38. Rubin, J.S., H. Osada, P.W. Finch, W.G. Taylor, S. Rudikoff, S.A. Aaronson, 1989 Purification and characterization of a newly identified growth factor specific for epithelial cells. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 86: 802-806.
  39. Gospodarowicz, D., 1975 Purification of a fibroblast growth factor from bovine pituitary. J.Biol.Chem. 250: 2515-2520.
  40. Wang, X.C., J.H. Chen, J.W. Crab, J.D. Sato, 1998 Purification of heparin-binding protein HBp17 and identification of HBp17 heparin binding site. Biochem Mol Biol Int. 46: 81-7.
  41. Hyder, S.M., G.M. Stancel, 1999 Regulation of angiogenic growth factors in the female reproductive tract by estrogens and progestins. Mol Endocrinol. 13: 806-11.
  42. Liaudet-Coopman, E.D.E., A. Wellstein, 1996 Regulation of gene expression of a binding protein for fibroblast growth factor by retinoic acid. J.Biol.Chem. 271: 21303-21308.
  43. Macchiarini, P., G. Fontaini, M.J. Jardini, F. Squartini, C.A. Angeletti, 1992 Relation of neovascularisation to metastasis of non-small-cell lung cancer. Lancet. 340: 145-146.
  44. Lippman, S.M., R.A. Heyman, J.M. Kurie, S.E. Benner, W.K. Hong, 1995 Retinoids and chemoprevention: clinical and basic studies. J Cell Biochem Suppl. 22: 1- 10.
  45. Lippman, S.M., J.F. Kessler, M. F.L.JR., 1987 Retinoids as preventive and therapeutic anticancer agents. Cancer Treat.Rep. 71: 493-515.
  46. Quarto, N., F.P. Finger, D.B. Rifkin, 1991 The NH2-terminal extension of high molecular weight bFGF is a nuclear targeting signal. J.Cell Physiol. 147: 311- 318.
  47. Yanagisawa-Miwa, A., Y. Uchida, F. Nakamura, T. Tomaru, H. Kido, T. Kamijo, T. Sugimoto, K. Kaji, M. Utsuyama, C. Kurashima, et al., 1992 Salvage of infarcted myocardium by angiogenic action of basic fibroblast growth factor. Science. 257: 1401-3.
  48. Harris, V.K., B.L. Kagan, R. Ray, C.M. Coticchia, E.D. Liaudet-Coopman, A. Wellstein, A. Tate Riegel, 2001 Serum induction of the fibroblast growth factor-binding protein (FGF-BP) is mediated through ERK and p38 MAP kinase activation and C/EBP-regulated transcription. Oncogene. 20: 1730-8.
  49. Wiedlocha, A., V. Sorensen, 2004 Signaling, internalization, and intracellular activity of fibroblast growth factor. Curr Top Microbiol Immunol. 286: 45-79.
  50. Lametsch, R., J.T. Rasmussen, L.B. Johnsen, S. Purup, K. Sejrsen, T.E. Petersen, C.W. Heegaard, 2000 Structural characterization of the fibroblast growth factor-binding protein purified from bovine prepartum mammary gland secretion. J Biol Chem. 275: 19469-74.
  51. Miyake, A., M. Konishi, F.H. Martin, N.A. Hernday, K. Ozaki, S. Yamamoto, T. Mikami, T. Arakawa, N. Itoh, 1998 Structure and expression of a novel member, FGF-16, on the fibroblast growth factor family. Biochem Biophys Res Commun. 243: 148-52.
  52. Wang, Q., D.G. McEwen, D.M. Ornitz, 2000 Subcellular and developmental expression of alternatively spliced forms of fibroblast growth factor 14. Mech Dev. 90: 283-7.
  53. Jetten, A.M., J.S. Kim, P.G. Sacks, J.I. Rearick, 1990 Suppression of growth and squamous cell differentiation markers in cultured human head and neck shamous carcinoma by b-all-trans retinoic acid. Int J Cancer. 45: 195-202.
  54. Represa, J., Y. Leön, C. Miner, F. Giraldez, 1991 The int-2 proto-oncogene is responsible for induction of the inner ear. Nature. 353: 561-563.
  55. Lobb, R.R., 1988 Thrombin inactivates acidic fibroblast growth factor but not basic fibroblast growth factor. Biochemistry. 27: 2572-2578.
  56. Schreiber, A.B., M.E. Winkler, R. Derynck, 1986 Transforming growth factor-alpha: a more potent angiogenic mediator than epidermal growth factor. Science. 232: 1250-1253.
  57. Liu, X.H., A. Aigner, A. Wellstein, P.E. Ray, 2001 Up-regulation of a fibroblast growth factor binding protein in children with renal diseases. Kidney Int. 59: 1717-28.
  58. Ray, R., R. Cabal-Manzano, A.R. Moser, T. Waldman, L.M. Zipper, A. Aigner, S.W. Byers, A.T. Riegel, A. Wellstein, 2003 Up-regulation of fibroblast growth factor-binding protein, by beta-catenin during colon carcinogenesis. Cancer Res. 63: 8085-9.
  59. Samaniego, F., P.D. Markham, R. Gendelman, Y. Watanabe, V. Kao, K. Kowalski, J.A. Sonnabend, A. Pintus, R.C. Gallo, B. Ensoli, 1998 Vascular endothelial growth factor and basic fibroblast growth factor present in Kaposi's sarcoma (KS) are induced by inflammatory cytokines and synergize to promote vascular permeability and KS lesion development. Am J Pathol. 152: 1433-43.
  60. Jiang, B.H., F. Agani, A. Passaniti, G.L. Semenza, 1997 V-SRC induces expression of hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) and transcription of genes encoding vascular endothelial growth factor and enolase 1: involvement of HIF-1 in tumor progression. Cancer Res. 57: 5328-35.
  61. Weidner, N., J.P. Semple, W.R. Welch, 1991 Tumor angiogenesis and metastasis correlation in invasive breast carcinoma. N.Engl.J.Med. 324: 1-8.
  62. Ortega, S., M. Ittmann, S.H. Tsang, M. Ehrlich, C. Basilico, 1998 Neuronal defects and delayed wound healing in mice lacking fibroblast growth factor 2. Proc Natl Acad Sci U S A. 95: 5672-7.
  63. Saksela, O., D. Moscatelli, A. Sommer, D.B. Rifkin, 1988 Endothelial cell-derived heparan sulfate binds basic fibroblast growth factor and protects it from proteolytic degradation. J Cell Biol. 107: 743-751.
  64. McNeil, P.L., L. Muthukrishnan, E. Warder, P.A. D'Amore, 1989 Growth factors are released by mechanically wounded endothelial cells. J.Cell Biol. 109: 811- 822.
  65. Sun, X., E.N. Meyers, M. Lewandoski, G.R. Martin, 1999 Targeted disruption of Fgf8 causes failure of cell migration in the gastrulating mouse embryo. Genes Dev. 13: 1834-46.
  66. Talarico, D., C. Basilico, 1991 The K-fgf/hst oncogene induces transformation through an autocrine mechanism that requires extracellular stimulation of the mitogenic pathway. Mol.Cell Biol. 11: 1138-1145.
  67. Miyamoto, M., K. Naruo, C. Seko, S. Matsumoto, T. Kondo, T. Kurokawa, 1993 Molecular cloning of a novel cytokine cDNA encoding the ninth member of the fibroblast growth factor family, which has a unique secretion property. Mol.Cell Biol. 13: 4251-4259.
  68. Presta, M., D. Moscatelli, J. Joseph-Silverstein, D.B. Rifkin, 1986 Purification from a human hepatoma cell line of a basic fibroblast growth factor-like molecule that stimulates capillary endothelial cell plasminogen activator production, DNA synthesis, and migration. Mol Cell Biol. 6: 4060-6.
  69. Watanabe, E., D.M. Smith, J. Sun, F.W. Smart, J.B. Delcarpio, T.B. Roberts, C.H. Van Meter, Jr., W.C. Claycomb, 1998 Effect of basic fibroblast growth factor on angiogenesis in the infarcted porcine heart. Basic Res Cardiol. 93: 30-7.
  70. Smallwood, P.M., I. Munoz-Sanjuan, P. Tong, J.P. Macke, S.H. Hendry, D.J. Gilbert, N.G. Copeland, N.A. Jenkins, J. Nathans, 1996 Fibroblast growth factor (FGF) homologous factors: new members of the FGF family implicated in nervous system development. Proc Natl Acad Sci U S A. 93: 9850-7.
  71. Mignatti, P., T. Morimoto, D.B. Rifkin, 1991 Basic fibroblast growth factor released by single, isolated cells stimulates their migration in an autocrine manner. Proc Natl Acad Sci U S A. 88: 11007-11.


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