University of Oulu

Functional analysis of collagen XVII in epithelial cancers and a mouse model

Saved in:
Author: Moilanen, Jyri
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine
Medical Research Center
Oulu University Hospital
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526211695
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2016
Publish Date: 2016-04-22
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic Dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 3 of Oulu University Hospital, on 4 May 2016, at 12 noon
Tutor: Professor Kaisa Tasanen-Määttä
Docent Tiina Hurskainen
Reviewer: Professor Juha Peltonen
Professor Malin Sund
Opponent: Professor Jyrki Heino
Description:

Abstract

Basement membranes (BM) underlie epithelia and endothelia and surround many tissues. In cutaneous BM epithelial cells are attached to the stroma via multiprotein complexes called hemidesmosomes (HD). Collagen XVII and integrin α6β4 are components of HD and they bind to laminin 332, a component of anchoring filaments, extracellularly. The main interest of this study is the function of collagen XVII and its interactions with these proteins.

What is known about the function of collagen XVII is mostly derived from its role as an adhesive component in cutaneous HD. Here we demonstrate for the first time that collagen XVII is expressed by podocytes in the human and murine glomerulus and that mutant mice lacking collagen XVII in addition to small size, blisters and diffuse hair loss, also have deficient glomerular development and a high mortality rate.

We also show for the first time at the protein level that collagen XVII is expressed, and probably has a functional interaction with laminin 332, in normal colon epithelia. We demonstrate that collagen XVII is expressed by the invasive cells of human colorectal carcinoma (CRC) samples and its immunostaining is increased in metastasis in CRC. The higher proportion of collagen XVII positive tumor cells correlates with decreased disease-free survival and cancer-specific survival times and we also suggest a functional interaction between collagen XVII and laminin 332 in CRC.

Previous studies have suggested that collagen XVII participates in keratinocyte migration by affecting the correlation of HD disassembly and assembly, its expression is increased in squamous cell carcinoma (SCC) and it may have a role in cell adhesion and migration in SCC carcinogenesis. Here we demonstrate upregulated collagen XVII, integrin β4 and laminin γ2 expression in actinic keratosis, Bowen’s disease and SCC. The expression of collagen XVII was increased with a high degree of variation, especially in samples taken from areas where SCC is particularly invasive. We also demonstrate in the SCC-25 cell line that lack of collagen XVII or integrin β4 severely disrupts the adhesion, migration and invasivity of these cells.

Taken together, in this study we show that collagen XVII is needed for normal glomerular development, is expressed in normal colon epithelia and participates in CRC and SCC carcinogenesis together with laminin 332 and integrin β4.


Tiivistelmä

Tyvikalvot sijaitsevat epiteelin ja endoteelin alla ja ympäröivät monia kudoksia. Ihon tyvikalvossa epiteelisoluja alla olevaan verinahkaan kiinnittää rakenne, jota kutsutaan hemidesmosomiksi (HD). Kollageeni XVII ja integriin α6β4 ovat HD:n rakenneproteiineja. Ne kiinnittyvät solun ulkopuolella laminiin 332 nimiseen proteiiniin, joka muodostaa ankkurifilamentit. Kollageeni XVII ilmentyminen ja toiminta yhdessä näiden kahden proteiinin kanssa on tämän tutkimuksen keskeisin kohde.

Valtaosa tutkimuksista, jotka käsittelevät kollageeni XVII:ää, koskevat sen toimintaa ihon keratinosyyteissä. Tässä tutkimuksessa osoitimme ensi kertaa, että hiiren ja ihmisen munuaiskerästen podosyyttisolut ilmentävät kollageeni XVII. Geenimanipuloidut hiiret, joilta kollageeni XVII oli poistettu, olivat pieniä, kehittivät rakkuloita ja karvattomuutta, niillä oli korkea kuolleisuus ja niiden munuaiskerästen kehitys oli häiriintynyt. Kollageeni XVII esiintymistä proteiinitasolla, sekä mahdollista toiminnallista yhteyttä laminiin 332:een, ei aiemmin ole osoitettu paksusuolen epiteelissä. Havaitsimme, että paksu- ja peräsuolen adenokarsinooman (CRC) invasiivinen solukko ilmentää kollageeni XVII:ää, kollageeni XVII esiintyminen on merkittävän voimakasta CRC:n metastasoinnin yhteydessä ja lisääntynyt kollageeni XVII esiintyminen lyhentää syöpävapaata aikaa ja heikentää syöpäspesifistä selviytymistä. Myös CRC:ssä kollageeni XVII toiminta voi liittyä laminiini 332:een.

Aiempien tutkimusten mukaan kollageeni XVII osallistuu keratinosyyttien migratioon vaikuttamalla toimivien HD:ien määrään. Sen määrän on havaittu olevan korkeampi okasolusyövässä (SCC) ja sen on ehdotettu osallistuvan syöpäsolujen adheesioon ja migraatioon SCC:n kehittyessä. Me osoitimme kohonneen kollageeni XVII, integriini β4 ja laminiini γ2 ilmenemisen aktiinisessa keratoosissa, Bowenin taudissa sekä SCC:ssä. Kollageeni XVII määrä oli korkea, mutta vaihteli paljon, sekä hiiren että ihmisen invasiivisilla SCC alueilla. Havaitsimme myös SCC-25 solulinjalla, että kollageeni XVII tai integriini β4 puutos häiritsee vakavasti solujen adheesiota, migraatiota ja invaasiota.

Yhteenvetona tässä työssä osoitimme, että kollageeni XVII:ää tarvitaan munuaiskerästen kehittymisessä, sitä esiintyy paksusuolen epiteelissä, ja että kollageeni XVII osallistuu CRC:n ja SCC:n kehittymiseen yhdessä integriini β4:n ja laminiini 332:n kanssa.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-1169-5
ISBN Print: 978-952-62-1168-8
Issue: 1354
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.