Plakophilin 1 deficiency in prostatic tumours is correlated with immune cell recruitment and controls the up-regulation of cytokine expression post-transcriptionally

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Granting Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Medizinische Fakultät
Issue Date
2024
Authors
Kim, Martin
Editor
Abstract

Hintergrund und Ziele: Plakophilin 1 (PKP1) gehört zu der Armadillo-Repeat-Familie und kommt in verschiedenen Formen vor. In seiner junctional Form kommt es als Teil von Desmosomen vor und ist ein wichtiges Protein für den Zell-Zell-Kontakt und somit für deren Stabilität. Im Zytoplasma und im Nukleus kommt es in seiner non-junctional Form vor. Hierbei bindet sich PKP1 an RNA-bindende Proteine, die zusammen mit mRNA in Ribonukleoproteinpartikel (RNP) vorkommen. PKP1 hat daher Auswirkung auf die post-transkriptionell Genexpression, die durch die Stabilität, die Translation und die Lokalisation von mRNAs reguliert wird. PKP1 lässt sich ebenfalls im Epithel der Prostata nachweisen und ist in Prostatakarzinomen mit höherem Gleason Score deutlich herunterreguliert, was eine suppressive Wirkung auf den Tumor vermuten lässt. Um die Verbindung von PKP1 und Prostatakarzinomen zu klären wurden zwei permanente PKP1-Knockdownzelllinien, die aus Prostataepithel abgeleitet sind, etabliert und es wurde das Geneexpressionsprofil ermittelt. Dabei waren Zytokine auffallend dereguliert. Ziel dieser Arbeit ist es die Verbindung zwischen Plakophilin 1 und Prostatakarzinomen mit Betrachtung auf die Zytokinkonzentration und den daraus folgenden Immunzellreaktionen in vitro als auch in vivo zu verdeutlichen und zu erforschen. Methoden: In vitro wurde ein Transwell Migration-Assay etabliert, in welchem die Wanderung von THP1 und periphere mononukleäre Zellen (PBMC) gegenüber von BPH1-Zellen produzierten Zytokinkonzentrationen betrachtet wurden. In vivo wurde das Immunzellvorkommen an Prostatagewebsschnitten in PKP1 negativem und positivem Gewebe mittels Immunfluoreszenz verdeutlicht. Ergebnisse und Beobachtungen: Bei dem Genexpressionsprofil von PKP1-Knockdownzellen fiel die erhöhte Expression der Zytokine CXCL1, IL6 und IL8 auf. Bei der Ermittlung der mRNA-Halbwertszeiten zeigte sich eine verlängerte Stabilisierung der mRNA und in deren Folge eine höhere Proteinexpression von CXCL1, IL6 und IL8. Diese Zytokine stehen durch chronische Inflammation in Verbindung mit erhöhtem Prostatakrebsrisiko. In einem Rescue-Experiment konnte infolge einer Re-Expression von PKP1 einer herunterregulierten PKP1-Zelllinie der Prostata eine verringerte CXCL1-Konzentration nachgewiesen werden, womit der kausale Zusammenhang von PKP1 und CXCL1 Expression belegt wurde. In einem in vitro Migration-Assay zeigten BPH1-Zellen, die einen PKP1-Knockdown besitzen, eine signifikant erhöhte Expression vom Zytokin CXCL1 und ebenfalls vermehrte Immunzellmigrationen von THP1 und periphere mononukleäre Zellen (PBMC). In vivo konnte anhand von Prostatagewebeschnitten eine signifikant erhöhte Rekrutierung von B-Zellen, T-Zellen, neutrophilen Granulozyten und Makrophagen in PKP1 negativen Gewebe im Vergleich zu PKP1 positivem, tumorfreiem Gewebe nachgewiesen werden. Schlussfolgerungen: Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass in vivo eine verringerte Expression von PKP1 mit einer Rekrutierung von Immunzellen in das Tumorareal zusammenhängt und so die für den Tumor spezifische Mikroumgebung beeinflussen kann. Es kann vermutet werden, dass diese veränderte Tumorumgebung eine immunsuppressive Wirkung hat und zur Progression und Metastasierung des Tumors beitragen kann.

Abstract

Plakophilin (PKP1) 1 is a member of the arm-repeat family of catenins and acts as a structural component of desmosomes, which are important stabilizers of cell-cell adhesion. Besides this, PKP1 also occurs in a non-junctional, cytoplasmic form contributing to post-transcriptional regulation of gene expression. Moreover, PKP1 is expressed in the prostate epithelium but its expression is frequently downregulated in prostate cancers with a more aggressive phenotype. This observation may imply a tumour-suppressive role of PKP1. We found that, in prostatic adenocarcinomas with PKP1 deficiency, the occurrence of T-cells, B-cells, macrophages and neutrophils were significantly increased. In a PKP1-deficient prostatic cancer cell line expressing IL8, these levels were statistically meaningfully reduced upon PKP1 re-expression. When analysing prostatic PKP1 knockdown cell lines, the mRNA and protein levels of additional cytokines, namely CXCL1 and IL6, were upregulated. The effect was rescued upon re-expression of a PKP1 RNAi-resistant form. The corresponding mRNAs were co-precipitated with cytoplasmic PKP1, indicating that they are components of PKP1-containing mRNA ribonucleoprotein particles. Moreover, the mRNA half-lives of CXCL1, IL8 and IL6 were significantly increased in PKP1-deficient cells, showing that these mRNAs were stabilized by PKP1. In an in vitro migration assay, the higher cytokine concentrations led to higher migration rates of THP1 and PBMC cells. This finding implies that PKP1 loss of expression in vivo correlates with the recruitment of immune cells into the tumour area to set up a tumour-specific environment. One may speculate that this newly established tumour environment has tumour-suppressive characteristics and thereby accelerates tumour progression and metastasis.

Description

Originalpaper Publikation unter der DOI 10.1111/febs.16680

Publikationsdissertation an sich nicht anderweitig veröffentlicht.

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