Η Νουκλεολίνη είναι μια πρωτεΐνη που λειτουργεί ως υποδοχέας για διάφορα μόρια, όπως αυξητικοί παράγοντες, μόρια κυτταρικής προσκόλλησης, ακόμα και ιοί (HIV, coxsackie B, κ.ά.), που εμπλέκονται σε παθοφυσιολογικές διεργασίες. Συμμετέχει στις διαδικασίες της ογκογένεσης και της αγγειογένεσης και ανιχνεύεται στον πυρήνα, το κυτταρόπλασμα των κυττάρων, καθώς επίσης και στην επιφάνεια καρκινικών και μιτωτικά ενεργών ενδοθηλιακών κυττάρων. Το συνθετικό πεπτίδιο ΗΒ‐19 συνδέεται στη Νουκλεολίνη της επιφάνειας και καταστέλλει την ογκογένεση, αλλά και την αγγειογένεση Η ερευνητική ομάδα του εργαστηρίου έδειξε, σε προηγούμενες εργασίες, ότι το ΗΒ‐19 καταστέλλει την in vivo αγγειογένεση στο μοντέλο μελέτης της CAM σε έμβρυο όρνιθας. Βρέθηκε, ακόμη, ότι καταστέλλει την in vitro προσκόλληση, μετανάστευση και τον πολλαπλασιασμό των HUVEC, χωρίς να προκαλεί την απόπτωσή τους. Οι βιολογικές δράσεις αυτές φαίνεται να διαμεσολαβούνται και από τις κινάσες Src, ERK1/2, Akt και FAK, αφού παρατηρήθηκε ότι το ΗΒ‐19 καταστέλλει την ενεργοποίησή τους στα κύτταρα αυτά. Προκειμένου να διερευνηθεί ο μηχανισμός με τον οποίο το ΗΒ‐19 ασκεί τις βιολογικές του δράσεις, καθώς επίσης και η συμμετοχή της Νουκλεολίνης στη διαδικασία αυτή, HUVEC υπέστησαν παροδικό μετασχηματισμό με χρήση siRNA που στοχεύει το mRNA της Νουκλεολίνης. Η αποσιώπηση της Νουκλεολίνης εμπόδισε την κατασταλτική δράση του ΗΒ‐19 στον πολλαπλασιασμό και την προσκόλληση των HUVEC και, από το ίδιο πείραμα, φάνηκε ότι η Νουκλεολίνη είναι ένα κομβικό μόριο, καθώς η αποσιώπησή της ήταν από μόνη της ικανή να καταστείλει τις παραπάνω λειτουργίες. Για να επιβεβαιωθεί ότι η μεταγωγή σήματος του ΗΒ‐19 ενεργοποιείται από την αλληλεπίδρασή του με τη Νουκλεολίνη, μελετήθηκαν οι επιπτώσεις του στην ενεργοποίηση των κινασών Src και ERK1/2, σε παροδικά μετασχηματισμένα (με siRNA για Νουκλεολίνη) HUVEC.Παρατηρήθηκαν μειωμένα επίπεδα φωσφορυλίωσης των κινασών αυτών στα μετασχηματισμένα κύτταρα, συγκριτικά με τα φυσιολογικά. Ακόμη, η αποσιώπηση της Νουκλεολίνης εμπόδισε το ΗΒ‐19 να ασκήσει την κατασταλτική του δράση στη φωσφορυλίωσή τους. Συνοψίζοντας τα παραπάνω αποτελέσματα, φαίνεται ότι η αλληλεπίδραση του ΗΒ‐19 με τη Νουκλεολίνη πυροδοτεί οδούς μεταγωγής σήματος που μειώνουν τα επίπεδα φωσφορυλίωσης των Src και ERK1/2 και προκαλούν την καταστολή της προσκόλλησης και του πολλαπλασιασμού των HUVEC. Λαμβάνοντας υπ' όψιν και την υπάρχουσα βιβλιογραφία, φαίνεται πως το ΗΒ‐19 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην αντικαρκινική θεραπεία ως μέρος μιας στρατηγικής με στόχο τη Νουκλεολίνη. / Nucleolin is a protein serving as a receptor for various ligands such as growth factors, cell adhesion molecules and viruses (e.g. HIV, coxsackie B), implicated in pathophysiological processes. It is overexpressed on the surface of tumour and mitotic endothelial cells and recent studies have demonstrated its involvement in tumour growth and angiogenesis. The synthetic peptide HB‐19 binds to the cell surface expressed Nucleolin and inhibits tumour growth and angiogenesis as well. The lab group has shown, in previous projects, that HB‐19 inhibits in vivo angiogenesis in the chicken embryo CAM assay. Evidence has been provided, in addition, that HB‐19 inhibits the in vitro adhesion, proliferation and migration of HUVEC, while not inducing their apoptosis. The aforementioned biological actions seem to be regulated by Src, ERK1/2, Akt and FAK kinases, as HB‐19 was found to inhibit their activation in HUVEC. In order to investigate the mechanism through which HB‐19 exerts the above described actions, as well as the involvement of cell‐surface Nucleolin in them, HUVEC were transiently transfected using siRNA targeting the mRNA of Nucleolin. The inhibitory effect of HB‐19 in cell proliferation and adhesion was blocked by the knockdown of Nucleolin and, as was shown by the same experiment, Nucleolin is a crucial factor to HUVEC proliferation and adhesion, since both processes were inhibited by the down‐regulation of Nucleolin expression. In order to confirm that HB‐19 signaling is activated by its reaction with Nucleolin, its effect on the activation of Src and ERK1/2 was tested on transiently transfected HUVEC (using siRNA for Nucleolin). A decrease in phosphorylation levels of Src and ERK1/2 was induced on the transfected cells, compared to wild type cells. Furthermore, Nucleolin knockdown blocked HB‐19‐induced Src and ERK1/2 inactivation. In conclusion, these results indicate that HB‐19's interaction with Nucleolin triggers a signal transduction pathway that reduces the phosphorylation levels of Src and ERK1/2 and causes inhibition of HUVEC proliferation and adhesion. Thereof, HB‐19 could constitute a potentially interesting tool for tumour therapy, as part of a Nucleolin targeting strategy.

H νουκλεολίνη είναι μια πρωτεΐνη μοριακού βάρους 110 kDa και απαντάται στον πυρήνα, το κυτταρόπλασμα αλλά και στην επιφάνεια των κυττάρων, ενώ υπερεκφράζεται σε καρκινικά κύτταρα και σε ενεργά ενδοθηλιακά κύτταρα. Πρόσφατες έρευνες υποδεικνύουν την συμμετοχή της στις διαδικασίες ανάπτυξης καρκινικών όγκων και στην αγγειογένεση. Στην επιφάνεια του κυττάρου δρα ως υποδοχέας χαμηλής συγγένειας αυξητικών παραγόντων, μορίων κυτταρικής προσκόλλησης (ιντεγκρίνες και σελεκτίνες) λιποπρωτεϊνών και ορισμένων ιών (HIV-1 και coxsackie B). Παρουσιάζει πλήθος λειτουργιών, αλληλεπιδρώντας τόσο με πρωτεΐνες, όσο και με νουκλεϊνικά οξέα. Το HB-19 και το Ν6L είναι συνθετικά πεπτίδια που προσδένονται στην νουκλεολίνη της κυτταρικής επιφάνειας και καταστέλλουν τόσο την ανάπτυξη καρκίνου όσο και την αγγειογένεση. Στη συγκεκριμένη εργασία μελετήσαμε την βιολογική δράση των πεπτιδίων αυτών και βρέθηκε ότι αναστέλλουν τον in vitro πολλαπλασιασμό και την in vitro προσκόλληση των κυττάρων HUVEC. Τα πεπτίδια αυτά παρουσιάζουν in vivo ογκοκατασταλτική δράση και βρέθηκε να αναστέλλουν την αγγειογένεση στο σύστημα της χοριοαλλαντοϊδικής μεμβράνης εμβρύου όρνιθας. Επίσης αναστέλλουν τη μετανάστευση των κυττάρων HUVEC στο in vitro σύστημα μελέτης της μετανάστευσης Boyden chamber. Το πεπτίδιο HB-19 αναστέλλει την έκφραση διαφόρων αγγειογενετικών αυξητικών παραγόντων όπως ο FGF, VEGF και των υποδοχέων τους σε επίπεδο mRNA. Το HB-19, όπως και το Ν6L επηρεάζουν την έκφραση της μεταλλοπρωτεϊνάσης MMP-2 τόσο σε επίπεδο πρωτεΐνης όσο και σε επίπεδο έκφρασης γονιδίου. Επιπλέον, κανένα από τα δύο πεπτίδια δεν προκαλεί απόπτωση in vitro στα κύτταρα HUVEC. Τα πεπτίδια HB-19 και Ν6L δεσμεύονται στη νουκλεολίνη της επιφάνειας του κυττάρου και φαίνεται ότι για την άσκηση των βιολογικών τους δράσεων διαμεσολαβούν οι κινάσες SRC, ERK1/2, AKT και FAK καθώς αναστέλλουν την ενεργοποίησή τους σε κύτταρα HUVEC. Τέλος, μείωση της έκφρασης της νουκλεολίνης με χρήση siRNA επιβεβαίωσε τον ρόλο της νουκλεολίνης στην βιολογική δράση των πεπτιδίων HB-19 και N6L. Συνοψίζοντας τα παραπάνω αποτελέσματα, φαίνεται ότι τόσο το HB-19 όσο και το Ν6L εμφανίζουν βιολογικές δράσεις που τα καθιστούν υποψήφια μόρια για αντινεοπλασματική χρήση. / Nucleolin is a 110 kDa protein, located in the nucleus and the cytoplasm while it is over expressed on the surface of tumor and endothelial cells. Recent studies have demonstrated the involvement of nucleolin in tumor growth and angiogenesis. Thus, this cell surface molecule serves as a receptor for various ligands implicated in pathophysiological processes such as growth factors, cell adhesion molecules (integrins and selectins), laminin-1, lipoproteins and viruses (HIV and coxsackie B). HB-19 and N6L are synthetic peptides that bind cell surface expressed nucleolin and inhibit both tumor growth and angiogenesis. In the present work, we investigated the biological actions of peptides HB-19 and N6L. Our results show that both peptides inhibit the in vivo angiogenesis on the chicken embryo CAM assay and inhibit the in vitro adhesion, proliferation, migration and motility of HUVEC cells. HB-19 peptide inhibits the expression of growth factors FGF and VEGF mRNA as well as the expression of their receptors FGFR1 and FLT-1 respectively. We also found that both enzyme activity and expression of MMP-2 was inhibited by HB-19 and N6L. Furthermore, we found that HB-19 and N6L treatment shows no toxicity in HUVEC cells in vitro. The above biological actions seem to be regulated by SRC, ERK1/2, AKT and FAK kinases as we found that HB-19, as well as N6L, inhibit their activation in HUVEC cells. Finally, down regulation of nucleolin using siRNA confirmed the implication of nucleolin in the biological actions of these peptides. Taken all the above results into account, it is indicated that HB-19 and N6L could constitute an interesting tool for tumor therapy strategy targeting nucleolin.

Η πλειοτροπίνη (PTN) αποτελεί έναν αυξητικό παράγοντα με ποικίλες δράσεις και σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη όγκων και την αγγειογένεση. Διάφοροι υποδοχείς αλληλεπιδρούν με την ΡΤΝ και διαμεσολαβούν τις βιολογικές της δράσεις, όπως η Ν-συνδεκάνη, ο ALK (κινάση αναπλαστικού λεμφώματος) και ο RPTPβ/ζ (υποδοχέας με δράση φωσφατάσης τυροσίνης β/ζ). Η ερευνητική μας ομάδα έχει δείξει σε προηγούμενη μελέτη ότι η ικανότητα της PTN να επάγει κυτταρική μετανάστευση εξαρτάται από το σχηματισμό ενός λειτουργικού συμπλόκου που αποτελείται από τον RPTPβ/ζ και την ιντεγκρίνη ανβ3. Η πολυ-λειτουργική πρωτεΐνη νουκλεολίνη (NCL), η οποία υπερεκφράζεται στην επιφάνεια ενεργοποιημένων ενδοθηλιακών και καρκινικών κυττάρων και διαμεσολαβεί τις διεγερτικές δράσεις διαφόρων αγγειογενετικών παραγόντων, έχει επίσης προταθεί ως υποδοχέας χαμηλής συγγένειας για την ΡΤΝ, με άγνωστες όμως λειτουργίες. Στην παρούσα μελέτη δείξαμε, με τη χρήση μεθόδων ανοσοκατακρήμνισης-ανοσοαποτυπώματος, διπλού ανοσοφθορισμού και προσδιορισμού αλληλεπίδρασης λόγω εγγύτητας, ότι η PTN αλληλεπιδρά άμεσα με τη NCL. Η αλληλεπίδραση αυτή περιλαμβάνει πρόσδεση της αμινοτελικής περιοχής της ΡΤΝ (αμινοξέα: 16-24) στην κεντρική περιοχή της NCL (αμινοξέα: 308-645). Μείωση της έκφρασης της NCL με siRNA ή λειτουργική αναστολή της μεμβρανικής NCL από το πεπτίδιο 5(KPR)TASP ανέστειλε πλήρως την επαγόμενη από ΡΤΝ μετανάστευση ενδοθηλιακών κυττάρων. Με αφετηρία την παρατήρηση ότι ο εντοπισμός της NCL στην κυτταρική επιφάνεια ανιχνεύθηκε μόνο σε κύτταρα που εκφράζουν την ανβ3, και πραγματοποιώντας πειράματα ανοσοφθορισμού και βιοχημικές μελέτες σε κύτταρα με γενετικά τροποποιημένη έκφραση των υπό μελέτη μορίων, δείξαμε ότι ο εντοπισμός της NCL στην πλασματική μεμβράνη εξαρτάται από τη φωσφορυλίωση της β3 στην τυροσίνη 773 μέσω ενεργοποίησης του RPTPβ/ζ και της c-src. Καθοδικά της ανβ3, η PI3K συμμετέχει σε αυτή τη δράση. Ο VEGF165 που επίσης επάγει το μεμβρανικό εντοπισμό της NCL, δρα μέσω δέσμευσης στον RPTPβ/ζ και ενεργοποίησης του σηματοδοτικού μονοπατιού RPTPβ/ζ/c-src/ανβ3. Η περιοχή δέσμευσης στους υποδοχείς VEGFR-1 και VEGFR-2 ή η περιοχή δέσμευσης στην ηπαρίνη στο μόριο του VEGF165 δεν εμπλέκονται στον επαγόμενο από VEGF165 εντοπισμό της NCL στην κυτταρική μεμβράνη. Εκτός από την PI3K, στη δράση του VEGF165 καθοδικά της ανβ3 εμπλέκεται και η κινάση p38, η ενεργοποίηση της οποίας είναι ανεξάρτητη από τον RPTPβ/ζ και τη φωσφορυλίωση της β3 στις τυροσίνες 773 ή 785, και φαίνεται να ανήκει σε μονοπάτι που ενεργοποιείται παράλληλα και που παραμένει αδιευκρίνιστο. Μηχανιστικά, η NCL βρέθηκε να αλληλεπιδρά άμεσα με την ανβ3, τον RPTPβ/ζ, τον VEGF165 και τον VEGFR-2, αλλά επηρεάζει τον ενδοκυτταρικό εντοπισμό μόνο του RPTPβ/ζ και της PTN. Θετική συσχέτιση παρατηρήθηκε ως προς την έκφραση της μεμβρανικής NCL και της ανβ3 σε μικροσυστοιχίες ιστών προερχόμενων από ανθρώπινα γλοιοβλαστώματα. Τέλος, βρέθηκε ότι το μονοκλωνικό αντίσωμα anti-C23 και τα πεπτίδια που στοχεύουν τη μεμβρανική NCL, 5(KPR)TASP, ΗΒ-19 και Nucant 6L, ανέστειλλαν σημαντικά τη μετανάστευση κυττάρων που εκφράζουν ανβ3, ενώ είχαν μικρή ή καθόλου δράση στη μετανάστευση κυττάρων που δεν εκφράζουν ανβ3 ή υπερεκφράζουν μετάλλαγμα της β3 με αντικατάσταση της κυτταροπλασματικής τυροσίνης 773 σε φαινυλαλανίνη. Συνολικά, από τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής προκύπτει ότι η έκφραση της ανβ3 και η φωσφορυλίωση της β3 στην τυροσίνη 773 καθορίζουν τον εντοπισμό της NCL στην κυτταρική επιφάνεια, καθοδικά του σηματοδοτικού μονοπατιού RPTPβ/ζ/c-src που συμμετέχει στην κυτταρική μετανάστευση που επάγεται τόσο από την ΡΤΝ, όσο και από τον VEGF165. Επίσης, φαίνεται ότι η έκφραση της ανβ3 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτης για τη χρήση ανταγωνιστών της μεμβρανικής NCL ως αντικαρκινικών παραγόντων. / Pleiotrophin (PTN) is a growth factor that plays a significant role on tumor growth and angiogenesis. Several receptors interact with PTN and mediate its biological actions, such as N-syndecan, anaplastic lymphoma kinase (ALK) and receptor protein tyrosine phosphatase beta/zeta (RPTPβ/ζ). Our group has previously shown that the ability of PTN to stimulate migratory responses depends on the formation of a functional complex consisting of RPTPβ/ζ and integrin ανβ3. The multifunctional protein nucleolin (NCL), which is over-expressed on the surface of activated endothelial and tumor cells and mediates the stimulatory actions of several angiogenic factors, has been also suggested as a low affinity receptor for PTN, however with unknown functions. In the present study, by using immunoprecipitation/Western blot analyses, double immunofluorescence and proximity ligation assays, we showed that PTN directly interacts with NCL. This interaction involves binding of the amino-terminal domain of PTN (amino acids: 16-24) to the central domain of NCL (amino acids: 308-645). Down-regulation of NCL by siRNA or blockage of cell surface NCL by its ligand 5(KPR)TASP completely abolished PTN-induced endothelial cell migration. Based on the observation that cell surface NCL localization was detected only in cells expressing ανβ3 and by performing immunofluorescence and biochemical studies in cells with genetically altered expression of the studied molecules, we demonstrated that cell surface NCL localization depends on the phosphorylation of β3 at Tyr773 through RPTPβ/ζ and c-src activation. Down-stream of ανβ3, PI3K activity is required for cell surface NCL localization. VEGF165 that also induces cell surface NCL localization acts through binding to RPTPβ/ζ and activation of the RPTPβ/ζ/c-src/ανβ3 signaling pathway. The receptor or the heparin binding sites on the VEGF165 molecule do not seem to be involved in this VEGF165 action. Apart from PI3K, in VEGF165-induced cell surface NCL localization, p38 that lays down-stream of ανβ3, is also involved. Activation of p38 is independent of RPTPβ/ζ and β3 Tyr773 or Tyr785 phosphorylation, and seems to belong to a parallel signaling pathway that remains unclear. Mechanistically, NCL was found to directly interact with ανβ3, RPTPβ/ζ, VEGF165 and VEGFR-2, but only affects the intracellular localization of RPTPβ/ζ and PTN. Positive correlation of cell surface NCL and ανβ3 expression was observed in human glioblastoma tissue arrays. Finally, the monoclonal antibody anti-C23 and the peptides targeting cell surface NCL, 5(KPR)TASP, HB-19 and Nucant 6L, significantly inhibited migration of cells expressing ανβ3 in the presence of serum, while they had a minor or no effect on cells lacking ανβ3 or over-expressing mutant β3 with replacement of cytoplasmic tyrosine 773 to phenylalanine. Collectively, these data suggest that ανβ3 expression and β3 phosphorylation at Tyr773 downstream of the RPTPβ/ζ/c-src signaling cascade determines the cell surface localization of NCL, which is required for cell migration induced by both PTN and VEGF165. Moreover, expression of ανβ3 could be used as a biomarker for the use of cell surface NCL antagonists as anticancer agents.