Universität zu Köln

Böcke, Alexandra (2012). FAN mediates navigational capacity in leukocytes and tumour cells. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

FAN (factor associated with neutral sphingomyelinase activity) is an adaptor protein that specifically binds to the p55 receptor for TNF (TNF-RI). Previous investigations demonstrated that FAN plays a role in TNF-induced actin reorganisation by connecting the plasma membrane with actin cytoskeleton and FAN deficiency leads to an impaired migratory induction in MEF (mouse embryonic fibroblasts) cells and Langerhans cells after TNF stimulation suggesting that FAN may impact on cellular motility in response to TNF and in the context of immune inflammatory conditions. In this work the translucent zebrafish larvae was used for in vivo analysis of leukocyte migration after morpholino knockdown of FAN. FAN-deficient zebrafish leukocytes were impaired in their migration toward tail fin wounds leading to a reduced number of cells reaching the wound. Furthermore, FAN-deficient leukocytes show an impaired response to bacterial infections suggesting that FAN is generally required for the directed chemotactic response of immune cells independent of the nature of the stimulus. Cell-tracking analysis up to 3h after injury revealed that the reduced number of leukocytes is not due to a reduction in random motility or speed of movement. Leukocytes from FAN-deficient embryos protrude pseudopodia in all directions instead of having one clear leading edge. These results suggest that FAN-deficient leukocytes exhibit an impaired navigational capacity leading to a disrupted chemotactic response. Due to the involvement of FAN in the migratory behaviour in different cell types it is likely that FAN has a general role in the migration of cells. Another process, dependent on cell migration, is the metastasis of cancer cells. Cell migration of B16 mouse melanoma cells after TNF stimulation was reduced after FAN down-regulation. In addition, these cells displayed a reduced tumour growth and never developed metastasis after injection in the tail vein of wild-type mice.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language FAN (factor associated with neutral sphingomyelinase activity) ist ein Adapterprotein, welches spezifisch die NSD Domäne des p55 TNF Rezeptors (TNF-RI) bindet. Vorangegangene Untersuchungen haben gezeigt, dass FAN durch die Verbindung der Plasma-Membran und dem Aktinzytoskelett, an der TNF induzierten Reorganisation des Aktinzytoskeletts beteiligt ist. Die Verbindung von Plasmamembran und Aktinzytoskelett erfolgt durch die Bindung von FAN an F-Aktin und PIP2 (Phosphatidyl-Inositol4,5 Bisphosphat). Die Defizienz von FAN führt zu einer gestörten Zellmigration in MEF- (mouse embryonic fibroblasts) und Langerhans-Zellen nach der Stimulation mit TNF. Diese Beobachtungen haben zu der Annahme geführt, dass FAN eine Rolle bei der TNF induzierten Zellwanderung während immunologisch entzündlicher Prozesse hat. In dieser Arbeit wurde der Zebrafisch als Modellorganismus benutzt um die Leukozytenwanderung zu Wunden zu beobachten. Der Zebrafisch eignet sich auf Grund der Transparenz der Embryonen und der dadurch ermöglichten in vivo Observation sehr gut als Modellorganismus. Darüber hinaus lassen sich dessen Proteine sehr leicht durch die Injektion von Morpholinos herunterregulieren. Um die Migration von Leukozyten zu untersuchen wurden den Embryonen Laserwunden an der Schwanzflosse beigebracht. Leukozyten, in denen FAN herunterreguliert ist, zeigen eine gestörte Wanderung zu einer Wunde. Diese Störung resultiert in einer verminderten Anzahl an Leukozyten an der Wunde. Zusätzlich zu der gestörten Wanderung zu Wunden zeigen FAN defiziente Leukozyten auch eine verminderte Wanderung zu Infektionen mit E.coli im optischen Tektum. Diese Ergebnisse implizieren eine allgemeine Notwendigkeit von FAN für die Wanderung von Immunzellen, die nicht stimulus- oder gewebeabhängig ist. Die Analyse der Zellwanderung bis zu drei Stunden nach Verletzung ergab, dass die Reduktion der Anzahl an Leukozyten nicht aus einer verminderten Wanderungsgeschwindigkeit der Leukozyten resultiert, sondern das Ergebnis des Verlusts der Direktionalität der Zellen ist. Anstelle der normalerweise von migrierenden Zellen gebildeten "leading edge", bilden FAN defiziente Leukozyten Pseudopodien in alle Richtungen und die Wahl der Migrationssrichtung scheint willkürlich zu erfolgen. Die Ergebnisse, die zeigen dass verschieden Zelllinien einen Migrationsdefekt aufweisen wenn FAN fehlt, legt die Vermutung nahe, dass FAN ein wichtiger Faktor für koordinierte Zellmigration ist. Ein weiterer Prozess, für den die Wanderung von Zellen essentiell ist, ist die Metastasenbildung von Krebszellen. Um zu untersuchen, ob FAN auch einen Einfluss auf die Metastasierung von Krebszellen hat, wurden stabile B16 Mausmelanomzellen generiert, in denen FAN durch lentivirale Transduktion herunterreguliert wurde. Diese Zelllinien zeigten ebenfalls eine verminderte Migration nach TNF Stimulation. Außerdem war das Tumorwachstum reduziert da diese Zellen weniger schnell proliferieren als die entsprechenden wildtypischen B16 Mausmelanomzellen. Nach Injektion der FAN-Knockdown-Mausmelanomzellen in die Schwanzvene von Wildtypmäusen konnten, im Gegensatz zu den Mäusen, die mit den wildtypischen Mausmelanomzellen injiziert wurden, keine Metastasen in der Lunge detektiert werden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Böcke, Alexandra Alexandra.Boecke@uk-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-48283
Date:	17 May 2012
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language zebrafish English TNF signalling English immunity English
Date of oral exam:	26 June 2012
Referee:	Name Academic Title Howard, Jonathan Prof. Dr. Krönke, Martin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4828