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Titel:Die Funktion des Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton (LINC)-Komplexes und nukleärer Aktin-Polymerisation in der Myocardin Related Transcription Factor A (MRTF-A) regulierten Tumorzellinvasion
Autor:Geißler, Maximilian Per
Weitere Beteiligte: Grosse, Robert (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2020
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2020/0455
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2020-04556
DOI: https://doi.org/10.17192/z2020.0455
DDC:610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):The function of Lincer of Nucleoskeleton and Cytoskeleton (LINC)-Complex and nuclear actin polymerization in Myocardin Related Transcription Factor A (MRTF-A) regulated tumor cell invasion
Publikationsdatum:2020-12-22
Lizenz:https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
integrin signal, Mechanotransduktion, invasion assay, migration, Invasionsassay, Tumorinvasion, Migration, LINC, nukleäre Aktin-Polymerisation, Metastase, Tumorzelle, nuclear actin, Invasion, Tumor, integrin, MRTF, mechanotransduction, invasion, Molekularbiologie, actin, aktin, LINC, MAL, mrtf, tumor invasion, Integr, mal, Metastasierung, Actin, metastasis

Zusammenfassung:
Die Bedeutung nukleärer Aktinfilament-Polymerisation für die Invasion von humanen Tumorzellen ist nicht geklärt und sollte in dieser Doktorar-beit erfasst werden. Es sollte zudem näher untersucht werden, welche Funktion in diesem Zusammenhang der Linker of Nucleoskeleton and Cy-toskeleton (LINC)-Komplex an der Kernmembran als mögliche mechano-sensitive Komponente einnimmt und ob der Myocardin Related Transcrip-tion Factor A (MRTF-A) eine spezifische Involvierung zeigt. Insbesondere von Interesse war hierbei ein möglicher Signalweg zwischen den zell-membranständigen Integrinen, welche in Kontakt mit der extrazellulären Matrix stehen, und der nukleären Aktinfraktion. Zur Untersuchung der Fragestellung wurde auf verschiedene Methoden der molekularen Zellbiologie zurückgegriffen. Dabei wurden Möglichkei-ten genutzt, um die Polymerisation der kernständigen Aktinfraktion zu unterbinden bzw. den LINC-Komplex zu stören und das Verhalten der Tu-morzellen in humanen Fibrosarkomzellen (HT1080) anhand von Invasion-sassays untersucht. Es wurde zu diesem Zweck ein Live-Invasionsassay etabliert, der eine qualitative Untersuchung der Zellen und ihrer subzellu-lären Strukturen während der Invasion in eine Kollagenmatrix in Echtzeit ermöglicht. Es wurden Methoden der endogenen Aktin-Anfärbung ge-nutzt, mit denen eine differenzierte Darstellung der nukleären Aktinfila-mente ermöglicht werden konnte, um die Dynamik der nukleären Aktin-polymerisation unter verschiedenen Bedingungen und in der aktiven Tu-morzellinvasion zu studieren. Es wurde unter anderem erstmalig beobachtet, wie sich während der In-vasion und unter Fibronectin-Stimulierung nukleäre Aktinfilamente bilden und MRTF-A-GFP aktiv zwischen Zytosol und Zellkern wechselt. Durch quantitative Untersuchungen und den damit einhergehenden Nachweis, dass gestörte Aktin-Polymerisation und ein gestörter LINC-Komplex mit einer weniger gerichteten Tumorzellinvasion in eine Kollagenmatrix korre-lieren, ließ sich ein umfassendes und funktionelles Bild eines postulierten Integrin-LINC-Kernaktin-MRTF-A Signalweges zeichnen. Der Signalweg in-tegriert somit mutmaßlich extrazelluläre Informationen und mechanische Signale, interagiert mit dem Aktinzytoskelett und ist wichtig für eine ge-richtete, effiziente Invasion in eine Kollagen-Matrix. Die Beschreibung dieses neuen Signalweges ermöglicht weitergehende Untersuchungen zum tieferen Verständnis der Interaktion von Tumorzel-len mit der Extrazellulärmatrix und der Suche nach neuen Möglichkeiten der pharmakologischen Therapie onkologischer Erkrankungen.

Summary:
To what extent nuclear actin polymerization is involved in tumor cell inva-sion is not yet known and this doctoral thesis aimed to study that question. Furthermore a possible mechanosensitive function for the Linker of Nu-cleoskeleton and Cytoskeleton (LINC)-Complex at the nuclear membrane and a specific involvement of Myocardin Related Transcription Factor A (MRTF-A) were investigated in this context. A postulated pathway be-tween cell membrane anchored Integrins and the nuclear actin fraction was of special interest, as an integration of extracellular signaling might be possible that way. In order to assess these questions a number of cell biological methods were used. The invasive behaviour of human fibrosarcoma cells (HT1080) was studied in a novel invasion assay which was established to quantitively and qualitatively study invading cells and their subcellular structures in realtime. Different means of disrupting nuclear actin polymerization and the integrity of the LINC complex were used to investigate their possible functional implications in invasion. Studying nuclear actin filaments was made possible by using methods of endogenous nuclear actin colorization, allowing for differential visualization of live and endogenous filaments un-der various conditions in active tumor cell invasion. For the first time nuclear actin filaments and the shuttling of MRTF-A-GFP were observed in invading HT1080 cells and in stationary cells using Fi-bronectin stimulation. Through use of quantitative studies a significant im-portance was shown for nuclear actin polymerization and the LINC-complex in efficient collagen matrix invasion. Putting together these ob-servations, the description of an Integrin-LINC-nuclear-actin-MRTF-A pathway in tumor cell invasion can be proposed. This signaling pathway possibly integrates extracellular information and mechanical signals. It in-teracts with the actin cytoskeleton and is of importance for an efficient collagen matrix invasion. The description of this pathway opens up new possibilites in researching the interaction of invading tumor cells with the extracellular matrix and allows further investigations for possible new pharmacological targets in cancer therapy.


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