Universität zu Köln

Ngum, Anna Abety (2012). Role of host-derived ADAM-9 in tumor invasion and metastasis of malignant melanoma. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

A Disintegrin And Metalloproteases (ADAMs) represents a family of transmembrane proteins with a distinct multidomain structure including a metalloprotease, disintegrin, and cysteine-rich domain. These proteins function in adhesion, regulation of cell signaling by proteolysis of cell surface proteins and their receptors. ADAM-9 is a protease that cleaves membrane-bound proteins such as VCAM-1, TNF-α, as well as extracellular matrix proteins like fibronectin and laminin-111. ADAM-9 also contains adhesive domains that are involved in cell adhesion and migration. In human and murine melanoma, ADAM-9 is expressed by both tumor and stroma cells at the tumor-stroma border. The significance of this expression is however not clear. To explore the functional role of ADAM-9 produced by the host in melanoma progression, B16F1 murine melanoma cells were injected in the flank of Adam-9-/- and wild type animals. Tumors developed in Adam-9-/- mice were significantly larger compared to wild type animals and displayed significant increase in tumor cell proliferation accompanied by decrease in apoptosis. Using co-culture systems of primary fibroblasts and B16F1 melanoma cells, we could detect increased melanoma cell proliferation when cultured in the presence of supernatants from Adam-9-/- but not wild type fibroblasts. Among the proteins secreted in strongly enhanced amounts from Adam-9-/- fibroblasts, was tissue inhibitor of metalloproteinases-1 (TIMP-1). Neutralization of TIMP-1 in Adam-9-/- fibroblasts supernatant using specific antibodies abolished the induced B16F1 proliferation. Besides TIMP-1, soluble TNF-α and TNFR1 were also up-regulated in Adam-9-/- fibroblasts supernatants. Using various in vitro approaches, we could demonstrate that neutralization of TNF-α in Adam-9-/- fibroblast resulted in reduced B16F1 cell apoptosis. In addition, by RNA and proteomic analysis, we found altered expression of extracellular matrix proteins at the tumor-stroma border of tumors from Adam-9-/- animals compared to wild type, which likely contributes to the melanoma phenotype observed in Adam-9-/- animals. Interestingly, we identified collagen type I as a new substrate of ADAM-9. In summary, our results indicate that loss of ADAM-9 in stromal fibroblasts results in altered release of soluble factors, which in turn affect melanoma cell proliferation and apoptosis.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die A Disintegrin and Metalloproteases (ADAMs) sind Transmembranproteine und weisen eine Multidomänen-Struktur mit einer Metalloprotease-, einer Disintegrin- und einer Cystein-reichen Domäne auf. ADAMs vermitteln Zelladhäsion und sind an zellulärer Signaltransduktion durch die Proteolyse von Oberflächenproteinen und deren Rezeptoren beteiligt. ADAM-9 ist eine aktive Protease, welche membran-gebundene Proteine, wie z.B. VCAM-1 und TNF-α sowie Proteine der extrazelllulären Matrix wie Fibronectin und Laminin-111 prozessiert. ADAM-9 vermittelt ebenfalls Zelladhäsion und -migration. In humanen und murinen Melanomen wurde gezeigt, dass ADAM-9 an der Tumor-Stroma-Grenze sowohl in stromalen als auch in Tumorzellen lokalisiert ist. Die Bedeutung der ADAM-9 Expression für das Tumorwachstum ist unklar. Um die Funktion der Expression von ADAM-9 in Stromazellen für die Melanomentwicklung zu analysieren, wurden B16F1 Melanomzellen in die Flanke von Adam-9-/- und Wildtyp Tieren injiziert. Tumore die in Adam-9-/- Mäusen entstanden, waren signifikant größer als die in Wildtyp-Tieren und wiesen eine signifikant erhöhte Tumorzellproliferation und eine erniedrigte Apoptose auf. In Kokultur-Systemen mit primären Fibroblasten und B16F1 Melanomzellen konnten wir eine erhöhte Proliferation der Melanomzellen durch Inkubation mit Überständen von Adam-9-/- Fibroblasten, aber nicht von Wildtyp-Zellen, feststellen. Wir konnten zeigen, dass Adam-9-/- Fibroblasten unter anderem erhöhte Menge des TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteinases) sekretieren. Die Neutralisation von TIMP-1 in Überständen von Adam-9-/- Fibroblasten durch spezifische Antikörper führte zur aufhebung der erhöhten Proliferation der Melanom Zellen. Neben TIMP-1 waren auch lösliches TNF-α (tumornekrosefaktor-α) und TNFR1 erhöht in Überständen von Adam-9-/- Fibroblasten nachzuweisen. Durch verschiedene in vitro Experimente konnten wir zeigen, dass die Neutralisation von TNF-α in Adam-9-/- Fibroblasten zu einer reduzierten Apoptose der B16F1 Zellen führt. Zusätzlich konnten wir mit Hilfe von RNA- und Proteomarrays eine veränderte Expression von Proteinen der extrazellluären Matrix in der Tumor-Stroma-Grenze von Adam-9-/- im Vergleich zu Wildtyp-Tieren feststellen. Diese Veränderungen könnten zu erhöhte Tumorwachstum in Adam-9-/- Tieren beitragen. Interessanterweise konnten wir Kollagen Typ I als neues Substrat für ADAM-9 identifizieren. Zusammenfassend haben unsere Ergebnisse gezeigt, dass der Verlust von ADAM-9 in stromalen Fibroblasten zu einer veränderten Freisetzung löslicher Faktoren führt, welche die Melanomzellproliferation und- apoptose beeinflussen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Ngum, Anna Abety annaabety@yahoo.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
Contributors:	Contribution Name Email Thesis advisor Zigrino, Paola Paola.Zigrino@uni-koeln.de Scientific advisor Mauch, Cornelia cornelia.mauch@uk-koeln.de
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-51293
Journal or Publication Title:	Stromal fibroblast-specific expression of ADAM-9 modulates proliferation and apoptosis in melanoma cells in vitro and in vivo
Volume:	132
Date:	October 2012
Publisher:	Journal of Investigative Dermatology
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 Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Melanoma UNSPECIFIED ADAM-9 UNSPECIFIED Fibroblast UNSPECIFIED
Date of oral exam:	8 October 2012
Referee:	Name Academic Title Nischt, Roswitha P.D. Dr. Matthias, Hammerschmidt Prof. Dr. Roth, Siegfried Prof. Dr.
Funders:	Melanoma Verbund
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5129