No description available.

Epithelial cell adhesion to the surrounding extracellular matrix (ECM) is necessary for their proper behaviour and function. During pregnancy and lactation mammary epithelial cells (MECs) require signals imparted by specific β1 integrin-laminin interactions for their functional differentiation in response to Prolactin (Prl) and for the correct formation of polarised secretory acini. Downstream of β1 integrin (β1Itg), the scaffold protein Integrin Linked Kinase (ILK) has been identified as the key signal transducer that is required for both Prl driven lactational differentiation and the establishment of apico-basal polarity in MECs. ILK is a multifunctional adaptor protein that links integrins to the actin cytoskeleton and Rho GTPases such as Rac1. ILK forms a ternary IPP (ILK-PINCH-Parvin) complex with PINCH and Parvins, which are central to its adaptor functions. However, it is not known which of ILKs interacting partners are important for controlling tissue-specific gene expression, or what acts downstream of the IPP complex. In this thesis I have now established that inducible ILK deletion in MECs from ILKfl/flCreER mice, prevents phosphorylation of Stat5 leading to a failure of Prl induced milk expression. In addition I have established a 3-dimensional culture model using the EpH4 mammary epithelial cell line, which respond to Prl treatment and form polarised acini similar to primary cells. In these cells knocking down β1Itg and ILK by lentiviral shRNA delivery was confirmed to have a profound effect on β-Casein production. Expression of ILK mutants that disrupt its protein-protein interactions, showed that mutation of K220 and E359 in the kinase domain also reduced milk production. This means that ILKs kinase domain is important for MEC differentiation, and suggests that Parvin binding (which is disrupted by these mutations) is key in mediating ILKs differentiation functions. Using a complimentary shRNA approach, knockdown of the βParvin binding Rac guanine nucleotide exchange factor αPix also prevented MEC differentiation. This identified for the first time that αPix is required for differentiation and suggests a route by which ILK, via it’s interaction with Parvin, can link integrins to αPix and Rac activity. Interestingly, αPix depletion did not disrupt the IPP complex or polarity, suggesting that αPix represents a differentiation specific bifurcation point in β1Itg-ILK adhesive signalling. Together, this work has helped to establish how ILK is involved in MEC differentiation and has identified a new role for the downstream Rac GEF αPix. In addition, this work contributes to our understanding of the molecular mechanisms by which cell adhesion regulates fundamental cell biological behaviours.

Η ηπατική καρκινογένεση είναι μια πολυσταδιακή διαδικασία που οδηγεί προοδευτικά στον κακοήθη μετασχηματισμό του ηπατικού κυττάρου, μέσω ποικίλων μοριακών μηχανισμών. Πρόσφατα αναδεικνύεται ολοένα και σε μεγαλύτερο βαθμό, η τεράστια σημασία που έχει για την ανάπτυξη και εξέλιξη του καρκίνου το μικροπεριβάλλον του όγκου, η αλληλεπίδραση δηλαδή των καρκινικών κυττάρων με την εξωκυττάρια ουσία. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η αλληλεπίδραση των καρκινικών κυττάρων με την εξωκυττάρια ουσία μέσω των ιντεγκρινών, η οποία φαίνεται ότι εμπλέκεται σε όλα τα στάδια καρκινογένεσης. Σημαντικό μόριο στην προαναφερθείσα διαδικασία αποτελεί η ILK (Integrin-Linked Kinase), μία κινάση σερίνης-θρεονίνης που παρεμβάλλεται στα σηματοδοτικά μονοπάτια που ξεκινούν από ιντεγκρίνες, αυξητικούς παράγοντες και συμμετέχει στη ρύθμιση κομβικών για το καρκινικό κύτταρο λειτουργιών όπως έλεγχο του κυτταρικού κύκλου, απώλεια των δομών συνοχής του κυττάρου, αναστολή της απόπτωσης και ενεργοποίηση της αγγειογένεσης. Διαπιστώθηκε πως το σηματοδοτικό μονοπάτι ILK/p-Akt διαδραματίζει κομβικό ρόλο τόσο στη βιολογία της κίρρωσης όσο και του ηπατοκυτταρικού καρκίνου και πιθανόν αποτελεί μοριακό σύνδεσμο μεταξύ των δύο καταστάσεων, επιβεβαιώνοντας τη διατυπωμένη θεωρία περί άξονα χρόνιας φλεγμονής-ίνωσης (κίρρωσης)-καρκίνου. Επίσης στην παθογένεια της κίρρωσης και του καρκίνου ήπατος, φαίνεται πως ρόλο έχει το φαινόμενο της επιθηλιακής προς μεσεγχυματική μετατροπή (EMT-epithelial to mesenchymal transition). Αυτό αποδεικνύεται από την απώλεια έκφρασης της E-καντχερίνης και τη μεταφορά της β-κατενίνης στον πυρήνα που οδηγούν σε απώλεια των κυτταρικών συνδέσεων από τη μεμβράνη καθώς και από την υπερέκφραση των μορίων ILK και p-Akt. Τέλος η υπερέκφραση survivin και κυκλίνης-D1 στην κίρρωση και στο ηπακυτταρικό καρκίνωμα καταδεικνύουν τη σημασία της αντιαποπτωτικής δραστηριότητας και του αυξημένου κυτταρικού πολλαπλασιασμού στις συγκεκριμένες νοσολογικές οντότητες. / The hepatic carcinogenesis is a many phased process that leads progressively to the malignant transformation of hepatic cell via various molecular mechanisms. Recently, the enormous importance of the tumor microenvironment for the growth and development of cancer, i.e. the interaction between cancer cells and the extacellular matrix, has been proven. Particular interest is presented in the interaction of tumor cells with the extracellular matrix via integrins, which appears to be involved in all the stages of carcinogenesis. An important molecule in the aforementioned process is the ILK (Integrin-Linked Kinase), a serine-threonine kinase that is implicated in the signal transduction pathways that begin from integrines, growth factors and participate in the regulation of nodal for the tumor cell functions, such as control of cell cycle, loss of cell adhesion structures, suppresion of apoptosis and activation of angiogenesis. It has been realized that the signal transduction pathway ILK /p-Akt plays a nodal role so much in the biology of cirrhosis as well as in hepatocellular cancer and probably constitutes a molecular connection between the two conditions, confirming the formulated theory of axis of chronic inflamation-chirrosis-cancer. Also in the pathogenicity of cirrhosis and liver cancer, it appears that the epithelial to mesenchymal transition (EMT) phenomenon plays a role. This is proven by the loss of expression of E-cadherin and the transport of b-catenin in the nucleus that leads to loss of cellular connections from the membrane as well as from the overexpression of molecules ILK and p-Akt. Finally, the overexpression of survivin and cyclin-D1 in cirrhosis and hepatocellular carcinoma show the importance of antiapoptotic activity and increased cellular proliferation in the particular disease entities.

Ο αυξητικός παράγοντας πλειοτροπίνη (Pleiotrophin, PTN) έχει μοριακή μάζα 18 kDa και ανήκει σε μια διακριτή οικογένεια αυξητικών παραγόντων που δεσμεύονται στην ηπαρίνη και σχετίζονται με αγγειογένεση και καρκινική ανάπτυξη. Στην παρούσα εργασία, μελετήσαμε τη συμμετοχή των ενδοκυτταρικών κινασών FAK και ILK στην επαγόμενη από PTN κυτταρική μετανάστευση σε ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα από φλέβα ομφάλιου λώρου (HUVEC). Εξωγενής χορήγηση ΡΤΝ επάγει τη φωσφορυλίωση της κινάσης FAK στις τυροσίνες 397 και 925, ενώ μειώνει τη φωσφορυλίωση της κινάσης FAK στη τυροσίνη 576. Η κινάση ILK φαίνεται να εμπλέκεται στη διεγερτική δράση της PTN στη μετανάστευση των κυττάρων HUVEC, αφού μείωση της έκφρασης της κινάσης ILK με παρεμβαλλόμενο RNA στα κύτταρα HUVEC, οδήγησε σε αναστολή της επαγόμενης από ΡΤΝ κυτταρικής μετανάστευσης. Επιπλέον, διέγερση των κυττάρων HUVEC με PTN είχε ως αποτέλεσμα την επαγωγή της ενεργοποίησης της κινάσης ILK. Με σκοπό να διερευνηθεί η θέση της κινάσης ILK στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος που ενεργοποιείται από τη PTN στα κύτταρα HUVEC, μελετήσαμε την πιθανή αλληλεπίδραση της ILK με μόρια που είναι γνωστό ότι συμμετέχουν σε αυτό το μονοπάτι. Παρατηρήθηκε ότι η κινάση ILK αλληλεπιδρά σε μεγάλο βαθμό με την κινάση FAK, ενώ μικρού βαθμού αλληλεπίδραση φαίνεται και με τις ιντεγκρίνη β3 και κινάση c-Src. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η διέγερση με PTN των κυττάρων HUVEC αυξάνει την αλληλεπίδραση μεταξύ των κινασών FAK και ILK. Τέλος, με δεδομένο ότι η β-κατενίνης εμπλέκεται στη κυτταρική μετανάστευση, ερευνήσαμε κατά πόσο η PTN και η κινάση ILK εμπλέκονται στο σηματοδοτικό μονοπάτι της β-κατενίνης στα κύτταρα HUVEC. Η ΡΤΝ αυξάνει με δοσο-εξαρτώμενο και χρονο-εξαρτώμενο τρόπο τη φωσφορυλίωση της β-κατενίνης σε κύτταρα HUVEC, φαινόμενο που αναστέλλεται μετά τη μείωση της έκφρασης της κινάσης ILK με siRNA. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία καταδεικνύεται ότι η ΡΤΝ έχει διαφορική δράση στη φωσφορυλίωση τυροσινών της κινάσης FAK διαφορετικών θέσεων και ότι η κινάση ILK συμμετέχει στη διεγερτική δράση της PTN στη μετανάστευση των κυττάρων. / Pleiotrophin (PTN) is an 18 kDa secreted growth factor that displays high affinity for heparin. A growing body of evidence indicates that PTN is involved in cell proliferation, migration and differentiation. In the present work, we studied the possible role of two intracellular kinases, focal adhesion kinase (FAK) and integrin-linked kinase (ILK), in the PTN-induced migration of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). Exogenous administration of PTN significantly increased the phosphorylation of FAK kinase in tyrosines 397 and 925 and decreased phosphorylation in tyrosine 576. ILK seems to be involved in PTN-induced migration of HUVEC, since suppression of the ILK kinase using small interfering RNA (siRNA) abolished the stimulatory effect of PTN in migration of HUVEC. In addition, stimulation of HUVEC with PTN increased the ILK kinase activity. In order to determine which other signaling mediators are involved in the PTN signaling pathway, we studied the interaction of ILK with other proteins that have been implicated in the PTN-induced signal transduction. ILK strongly interacted with FAK kinase and to a lesser extent with c-src kinase and integrin ανβ3. Interestingly, PTN increased the degree of interaction between ILK and FAK kinases. Finally, it has been well described that β-catenin is involved in cell migration and that PTN increases β-catenin phosphorylation. We therefore investigated whether PTN affects β-catenin phosphorylation in HUVEC through activation of ILK kinase. PTN significantly increased phosphorylation of β-catenin in a concentration and time dependent manner, which seemed to be abolished after suppression of the ILK kinase using siRNA. Collectively, these results suggest a role of FAK and ILK kinases in the PTN-related signaling cascade which leads to cell migration both human endothelial cells.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23383号 / 医博第4752号 / 新制||医||1052(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 河本 宏, 教授 髙折 晃史, 教授 金子 新 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Το ετεροτριμερές πρωτεϊνικό σύμπλεγμα IPP (ILK-PINCH-Parvin) εντοπίζεται στις εστιακές συνδέσεις και ρυθμίζει την σηματοδότηση από την εξωκυττάρια ουσία μέσω ιντεγκρινών και αυξητικών παραγόντων, αλληλεπιδρώντας με τον κυτταροσκελετό ακτίνης και με ποικίλες σηματοδοτικές οδούς. Οι πρωτεΐνες του συμπλεγματος IPP ελέγχουν σημαντικές κυτταρικές λειτουργίες όπως ο πολλαπλασιασμός, η επιβίωση, η κυτταρική κίνηση-μετανάστευση και ενέχονται σημαντικά στην καρκινογένεση (Legate et al., 2006). Συγκεκριμένα η πρωτεΐνη ILK (integrin-linked kinase) έχει συσχετιστεί με την εξέλιξη-προαγωγή του όγκου και δυσμενή πρόγνωση στο μη μικροκυτταρικό καρκίνωμα του πνεύμονα (Ζhao et al., 2013). Η πρωτεΐνη Ras supressor protein 1 (Rsu-1), γνωστή για την ογκοκατασταλτική της δράση και την συμμετοχή της στη σηματοδοτική οδό του ογκογονιδίου Ras, πρόσφατα βρέθηκε οτι αλληλεπιδρά με την πρωτεΐνη PINCH του ΙPP συμπλέγματος και μέσω αυτής της αλληλεπίδρασης ρυθμίζει διεργασίες όπως η κυτταρική μετανάστευση και διήθηση(Gonzalez-Nieves et al., 2013). Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση του ρόλου του IPP συμπλέγματος και της πρωτεΐνης Rsu-1 στο μη μικροκυτταρικό καρκίνωμα του πνεύμονα στον άνθρωπο καθώς και της συμμετοχής του ΙPP συμπλόκου στην σηματοδότηση από το ογκογονιδίο Ras. Για το σκοπό αυτό μελετάται η πρωτεϊνική έκφραση των ILK, PINCH, α-Parvin, β- Parvin και Rsu-1 1) σε ιστικά δείγματα μη-μικροκυτταρικού καρκινώματος του πνεύμονα σε σχέση με κλινικοπαθολογοανατομικές παραμέτρους της νόσου και 2) σε καρκινικές κυτταρικές σειρές με διαφορετικά επίπεδα ενεργοποίησης της Ras σηματοδότησης. Για τα στοιχεία του ΙΡΡ συμπλέγματος παρατηρήθηκε αυξημένη ανοσοϊστοχημική έκφραση ενώ για την πρωτεΐνη Rsu1 βρέθηκε μειωμένη στα μη μικροκυτταρικά καρκινώματα του πνεύμονα σε σχέση με το μη νεοπλασματικό παρέγχυμα του πνεύμονα. Η έκφραση των ILK και PARVA ήταν σημαντικά υψηλότερη στα χαμηλής διαφοροποίησης νεοπλάσματα και σε όγκους προχωρημένου pT αντίστοιχα. Η έκφραση της πρωτεΐνης PINCH σχετίστηκε στατιστικώς σημαντικά με την παρουσία λεμφαδενικών μεταστάσεων. Δεν παρατηρήθηκε εξάρτηση της πρωτεϊνικής έκφρασης των Rsu-1 και PINCH από τη σηματοδοτική οδό Ras. Τα αποτελέσματα υποστηρίζουν ότι η υπερέκφραση των στοιχείων του ΙΡΡ συμπλέγματος και η μειωμένη έκφραση του Rsu1 ενέχονται στην παθογένεια του καρκίνου του πνεύμονα. / The integrin-linked kinase (ILK)-PINCH-parvin (IPP) complex at integrin adhesion sites is a critical regulator of cell migration, invasion and metastasis. Deregulation of the IPP complex has been implicated in human carcinogenesis (Legate et al, 2006). Recent observations suggest that RSU-1, a protein first identified as a suppressor of v-Ras mediated cell transformation is a PINCH-binding partner that regulates PINCH mediated adhesion and migration (Gonzalez-Nieves et al., 2013). This study aims to evaluate the expression of the IPP complex and RSU-1 in human non-small cell lung carcinomas (NSCLC). Protein expression of ILK, PINCH, alpha-parvin, beta-parvin and RSU-1 in relation to clinicopathological parameters was evaluated by immunohistochemistry in 82 FFPE tissue samples of non-small cell lung cancer (NSCLC). All components of the IPP complex were overexpressed while RSU-1 was downregulated in lung cancer cells compared to non-neoplastic lung parenchyma. ILK and alpha-parvin expression was significantly higher in high grade (p=0.002) and high pT (p=0.047) tumors respectively. Expression of PINCH associated significantly with lymph node metastasis (p=0.045). Our results suggest that overexpression of the IPP complex and downregulation of RSU-1 may be implicated in lung carcinogenesis.

Cell migration performs a critical function in numerous physiological processes, including tissue homeostasis or wound healing after tissue injury, as well as pathological processes that include malignant progression of cancer. The efficiency of cell migration and invasion appears to be based on the mechano-phenotype of the cytoskeleton. The properties of the cytoskeleton depend on internal cytoskeletal and external environmental factors. A reason for this are connections between the cell and its local matrix microenvironment, which are established by cell-matrix adhesion receptors. Upon activation, focal adhesion proteins such as PINCH1 are recruited to sites where focal adhesions form. PINCH1 specifically couples through interactions with ILK, which binds to cell matrix receptors and the actomyosin cytoskeleton. However, the role of PINCH1 in cell mechanics regulating cellular motility in 3D collagen matrices is still unclear. PINCH1 is thought to facilitate 3D motility by regulating cellular mechanical properties, such as stiffness. In this study, PINCH1 wild-type and knock-out cells were examined for their ability to migrate in dense extracellular 3D matrices. Indeed, PINCH1 wild-type cells migrated more numerously and deeper in 3D matrices, compared to knock-out cells. Moreover, cellular deformability was determined, e.g., elastic modulus (stiffness). PINCH1 knockout cells are more deformable (compliable) than PINCH1 wild-type cells. Migration of both PINCH1−/− cells and PINCH1fl/fl cells was decreased by Latrunculin A inhibition of actin polymerization, suggesting that actin cytoskeletal differences are not responsible for the discrepancy in invasiveness of the two cell types. However, the mechanical phenotype of PINCH1−/− cells may be reflected by Latrunculin A treatment of PINCH1fl/fl cells, as they exhibit resembling deformability to untreated PINCH1−/− cells. Moreover, an apparent mismatch exists between the elongation of the long axis and the contraction of the short axis between PINCH1fl/fl cells and PINCH1−/− cells following Latrunculin A treatment. There is evidence of this indicating a shift in the proxy values for Poisson’s ratio in PINCH1−/− cells compared with PINCH1fl/fl cells. This is probably attributable to modifications in cytoskeletal architecture. The non-muscle myosin II inhibitor Blebbistatin also reduced the cell invasiveness in 3D extracellular matrices but instead caused a stiffening of the cells. Finally, PINCH1 is apparently essential for providing cellular mechanical stiffness through the actin cytoskeleton, which regulates 3D motility.

Η διδακτορική μου διατριβή εστιάζει στη λειτουργική ανάλυση του μοριακού μηχανισμού λειτουργίας της ιντεγκρινο-συνδεόμενης κινάσης (ILK) κατά την ανάπτυξη στη Drosophila. Έγινε διερεύνηση: α) της λειτουργικής συντήρησης της ILK κατά την εξέλιξη, β) του πιθανού ρόλου συγκεκριμένων αμινοξικών μοτίβων στον κυτταρικό εντοπισμό και τη λειτουργία της πρωτεΐνης και γ) των λειτουργικών ιδιοτήτων της ILK όταν είναι ομοιοπολικά συζευγμένη στην πλασματική μεμβράνη. Παράλληλα, αναζητήσαμε νέους λειτουργικούς ρόλους της ILK κατά την ανάπτυξη: α) σε άλλους ιστούς εκτός από το μυϊκό σύστημα και β) στην ωογένεση. Η ILK στο επίπεδο της αμινοξικής αλληλουχίας παρουσιάζει 60% ταυτότητα και 75% ομολογία με την αντίστοιχη πρωτεΐνη των θηλαστικών. Με βάση αυτή την ομολογία, ελέγξαμε την πιθανή φυλογενετική συντήρηση της λειτουργίας της ILK. Για το σκοπό αυτό κατασκευάστηκαν διαγονιδιακά στελέχη που περιείχαν την κωδική περιοχή της ILK του ανθρώπου (hILK) και του ποντικού (mILK) αντίστοιχα. Η ILK του ποντικού και του ανθρώπου ακολουθεί παραπλήσιο πρότυπο υποκυτταρικής κατανομής με την ενδογενή πρωτεΐνη στα μυϊκά κύτταρα Drosophila. Οι δυο ετερόλογες πρωτεΐνες υποκαθιστούν τη λειτουργία της ILK στη Drosophila. Ωστόσο, η ILK του ανθρώπου παρουσιάζει μειωμένη δυνατότητα πρόσδεσης με την parvin της Drosophila. Προκειμένου να διερευνήσουμε το μοριακό μηχανισμό ρύθμισης και δράσης της ILK κατά την ανάπτυξη, ελέγξαμε εάν η φωσφορυλίωση των αμινοξέων S176 και T180 υπεισέρχεται στη ρύθμιση της λειτουργίας της ILK. Σε πειράματα κυτταρικών σειρών έχει δειχθεί ότι στις θέσεις αυτές η φωσφορυλίωση ελέγχει την υποκυτταρική κατανομή της πρωτεΐνης στον πυρήνα. Ωστόσο, αποδείξαμε ότι η πιθανή φωσφορυλίωση στις ισχυρά συντηρημένες θέσεις S176 και T180 δεν είναι απαραίτητη για τον εντοπισμό της ILK στις μυοτενοντικές συνδέσεις και τη λειτουργία της ILK. Ένα άλλο αμινοξικό κατάλοιπο που είναι απαραίτητο για τον εντοπισμό της ILK στις εστιακές θέσεις προσκόλλησης είναι το F436, το οποίο εδράζεται στην τελευταία α έλικα του καρβοξυτελικού λοβού της περιοχής κινάσης. Ο υποκυτταρικός εντοπισμός της ILK και η λειτουργία της δεν επηρεάζονται από τη σημειακή μεταλλαγή F436Α σε αντίθεση με πειράματα σε κυτταρικά μοντέλα. Η σημειακή μεταλλαγή F436A αποδυναμώνει την ικανότητα αλληλεπίδρασης της ILK με την parvin. Εξετάσαμε αν η μεμβρανοδεσμευόμενη ILK μέσω παλμυτυλίωσης ή φαρνεσυλίωσης μπορεί να υποκαταστήσει την απουσία της ενδογενούς, καθώς και εάν μπορεί να προσελκύσει πρωτεΐνες του συνδεοσώματος ανεξάρτητα των ιντεγκρινών. Κατασκευάστηκαν δυο εναλλακτικές μορφές μεμβρανοδεσμευμένης ILK, οι GAP-ILK-GFP και ILK-GFP-HRAS εντοπίζονται με επιτυχία σταθερά στην πλασματική μεμβράνη των εμβρυϊκών μυϊκών κυττάρων. Επίσης, οι GAP-ILK-GFP και ILK-GFP-HRAS υποκαθιστούν πλήρως την ενδογενή ILK σε όλα τα αναπτυξιακά στάδια της ζωής της μύγας. Τέλος, η GAP-ILK-GFP συγκεντρώνει στις ΜΤΣ τα άλλα δυο μέλη του IPP συμπλόκου αλλά και την talin στις ΜΤΣ εμβρύων τελικού σταδίου τόσο αγρίου τύπου όσο και ομοζυγώτων για aPS2. Παράλληλα, μελετήσαμε , τόσο σε γενετικό όσο και σε μοριακό επίπεδο, το ρόλο της ILK στη μορφογένεση του ωοθυλακίου, την οργάνωση και ομοιόσταση του θυλακώδους επιθηλίου κατά τη διάρκεια της ωογένεσης στη Drosophila. Αποσιωπήσαμε την ilk κατασκευάζοντας γενετικά μωσαϊκά αλλά και ιστοειδικά διασωσμένα άτομα. Παρατηρήσαμε ότι η ILK είναι απαραίτητη για τη διαδικασία της ωογένεσης στη μύγα. Η απουσία της ILK προκαλεί διαταραχές στο σχηματισμό των διαθυλιακών μίσχων και ανωμαλία στο διαχωρισμό των νεοσχηματιζόμενων διαδοχικών ωοθυλακίων (σιαμαία ωοθυλάκια). Επίσης, τα πειράματά μας αποκάλυψαν ότι η ILK είναι απαραίτητη για την οργάνωση των ινιδίων ακτίνης κατά τα τελευταία στάδια της ωογένεσης και για την ομοιόσταση του κυτταροσκελετού ακτίνης κατά τον ακραιο-βασικό άξονα του κυττάρου. Ακόμη, η ILK είναι απαραίτητη για την οργάνωση και διατήρηση των βασο-πλευρικών κυτταρικών συνδέσεων στα θυλακιοκύτταρα, αλλά όχι των συνδέσεων ζώνης. Η απουσία της ILK διαταράσσει τον εντοπισμό των ιντεγκρινών στα άκρα των ινιδίων τάσης της ακτίνης στα θυλακιοκύτταρα των τελευταίων σταδίων. Επιπλέον, η ILK συμμετέχει στη ρύθμιση της δυναμικής της F-ακτίνης μειορρυθμίζοντας το Dia και αυξορρυθμίζοντας την profilin. H ILK εμπλέκεται στον έλεγχο της συσταλτότητας των ινιδίων ακτο-μυοσίνης στα θυλακιοκύτταρα των τελευταίων σταδίων, πιθανότατα μέσω της διαταραχής στον υποκυτταρικό εντοπισμό του RhoI, καθώς και μέσω της εκτοπικής συσσώρευσης της μυοσίνης (zipper). Τέλος, η ilk αλληλεπιδρά γενετικά με τη dpak στο επιθήλιο του ωοθυλακίου. Η ΙLK επηρεάζει τον εντοπισμό της dPAK στα θυλακιοκύτταρα τελευταίων σταδίων. Επίσης, η dPAK είναι απαραίτητη για τον εντοπισμό των ιντεγκρινών και της ILK στα άκρα των ινιδίων τάσης της ακτίνης. Ενώ, η απουσία της dpak, όπως και της ilk, διαταράσσoυν την οργάνωση και των ινιδίων τάσης της ακτίνης σε θυλακιοκύτταρα τελευταίων σταδίων. / My thesis is focused on the functional analysis of the molecular mechanism of the integrin-linked kinase (ILK) during development in Drosophila. We studied: a) the functional conservation of ILK in evolution, b) the possible role of specific amino acid motifs in the subcellular localization and function of ILK and c) the functional properties of ILK, when covalently bound to the plasma membrane. Furthermore, we sought new functional roles for ILK during development: a) in other tissues besides muscle system and b) in oogenesis. ILK protein sequence shares 60% identity and 75% similarity with the mammalian ILK. Based on these data, we tested the possible phylogenetic conservation of ILK function. For this purpose, we generated transgenic lines carrying the coding sequence of either human ILK (hILK) or mouse ILK (mILK). The mammalian ILK has localizes similarly to the endogenous protein, in the muscle cells of Drosophila. Both mammalian proteins can substitute for the ILK function in Drosophila. However, human ILK binds to Dparvin with reduced affinity compared to the fly ILK. In order to investigate the molecular mechanism through which ILK regulates and acts during development, we tested whether the phosphorylation on the amino acids S176 and T180 contributes to the regulation of ILK function. It has been shown, in cell culture models, that the phosphorylation on these sites controls the subcellular localization of the protein in the nucleus. However, we proved that the possible pgoshorylation of these highly conserved residues is dispensable for the ILK localization at the muscle attachment sites (MAS) as well as for the function of ILK. Another residue which is necessary to localise ILK at the focal adhesion sites is F436. It is located on the last a helix of the carboxyl-terminal lobe of the kinase-like domain. The subcellular localization and the ILK function are unaffected by the point mutation F436A, in contrast to the experimental data on cell culture models. The point mutation F436A affects the ability of ILK to bind to parvin. We examined, whether membrane-bound ILK, through palmytoylation or farnesylation, is able to substitute the absence of the endogenous ILK, if ii can recruit proteins of the adhesome, independently of integrins. We generated two alternative forms of membrane-bound ILK, GAP-ILK-GFP and ILK-GFP-HRAS, which both localize successfully at the plasma membrane of the embryonic muscle cells. Also, GAP-ILK-GFP and ILK-GFP-HRAS can substitute for the endogenous ILK throughout development. Moreover, GAP-ILK-GFP is able to recruit both PINCH and Parvin, as well as talin at the MAS, in both wild type and aPS2 mutant embryonic muscle cells. Furthermore, we studied, in genetic molecular level, the role of ILK in the morphogenesis of the egg chambers, the organization and the homeostasis during oogenesis in Drosophila. We used two experimental approaches in order to silence ilk: a) we generated genetic mosaics for ilk and b) we used conditionally rescued ilk-/- flies. We observed that ILK is indispensable for the process of oogenesis in the fly. Loss of ILK disrupts the stalk cell formation and the separation of the successive newly formed egg chambers (twin egg chambers). Also, our experiments revealed that ILK is essential for the organization of the actin stress fibers at the late developmental stages of oogenesis and for the homeostasis of the actin cytoskeleton along apico-basal axis of the cell. ILK is indispensable for the organization and the maintenance of the baso-lateral cell junctions in the follicle cells, but not for the adherens junctions. Loss of ILK disrupts the localization of integrins at the tips of the actin stress fibers of the follicle cells at late developmental stages. Moreover, ILK participates in the regulation of the F-actin dynamics by down-regulating Dia and up-regulating profilin. ILK is involved in the control of the contractility of the acto-myosin fibers in the follicle cells at late developmental stages, probably by affecting the subcellular localization of Rho1, and causing ectopic accumulation of myosin (zipper). Finally, ilk interacts genetically with dpak in the follicular epithelium. ILK affects dPAK localization in the follicle cells at late developmental stages. Furthermore, dPAK is essential for the localization of both integrins and ILK at the tips of actin stress fibers. Loss of dpak, similarly to ilk, disrupts the organization of actin stress fibers in follicle cells at late developmental stages.

Οι φυλλοειδείς όγκοι του μαστού είναι σπάνια διφασικά νεοπλάσματα, με ποικίλου βαθμό κίνδυνο για τοπική υποτροπή και μετάσταση, που αποτελούνται από επιθηλιακό και στρωματικό στοιχείο. Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή, κρίσιμης σημασίας γεγονός κατά την εμβρυογένεση, έχει φανεί ότι συμμετέχει στην παθογένεια της ίνωσης διαφόρων οργάνων καθώς και στη διηθητική και μεταστατική ικανότητα πολλών τύπων καρκινωμάτων. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση του κατά πόσον το φαινόμενο ΕΜΤ συμμετέχει στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων. Υλικό-Μέθοδος: Η έφραση της Ε-καντχερίνης, της β-κατενίνης και της ILK μελετήθηκε ανοσοϊστοχημικά σε δείγματα μονιμοποιημένα σε φορμόλη και εγκλεισμένα σε παραφίνη από 71 εξαιρεθέντες φυλλοειδείς όγκους, 44 καλοήθεις (62%), 20 ενδιάμεσης κακοήθειας (28%) και 7 κακοήθεις (10%). Διερευνήθηκαν συσχετίσεις με κλινικοπαθολογικές παραμέτρους όπως τον ιστολογικό τύπο των όγκων (καλοήθεις, οριακής κακοήθειας και κακοήθεις). Αποτελέσματα: Στο μη νεοπλασματικό επιθήλιο παρατηρήθηκε μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη και αρνητική ανοσοχρώση για την ILK. Αντίθετα, στο επιθηλιακό στοιχείο των όγκων παρατηρήθηκε μείωση της μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητας για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη. Η απώλεια της μεμβρανικής Ε-καντχερίνης ήταν μεγαλύτερη στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους (Kruskal-Wallis test p=0.000). Πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη, καθώς και πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την ILK ανιχνεύθηκαν τόσο στο επιθηλιακό όσο και στο στρωματικό στοιχείο των όγκων. Στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους παρατηρήσαμε στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα Ε-καντχερίνης ( Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 αντίστοιχα για επιθηλιακά κύτταρα και p=0.017 για στρωματικά κύτταρα) και μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα για την ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 αντίστοιχα για στρωματικά κύτταρα). Συμπέρασμα: Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι μία διεργασία τύπου ΕΜΤ μπορεί να εμπλέκεται στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων συμβάλλοντας στην δημιουργία όγκων με πιο επιθετικό φαινότυπo. / Phyllodes breast tumors consist of epithelial and mesenchymal components. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) has been implicated in carcinogenesis. The aim of this study was to investigate whether EMT is involved in the pathogenesis of phyllodes breast tumors. Methods: E-cadherin, β-catenin and integrin-linked kinase (ILK) expression was evaluated immunohistochemically in 71 FFPE human phyllodes breast tumors (44/71 (62%) benign, 20/71 (28%) bordeline and 7/71 (10%) malignant). Correlations with tumor histopathology (benign, borderline, malignant) were investigated. Results: Non-neoplastic breast epithelium showed membranous E-cadherin and β-catenin expression and negative ILK immunoreactivity. Decreased membranous expression of E-cadherin and β-catenin in tumor epithelial component was observed. Loss of membranous E-cadherin was higher in borderline/malignant tumors (Kruskal-Wallis test p=0.000). Nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin and β-catenin, as well as nuclear/cytoplasmic expression of ILK was detected in both epithelial and stromal tumor cells. We observed significantly higher nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin (Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 respectively for epithelial cells and p=0.017 for stromal cells) and nuclear/cytoplasmic stromal expression of ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 respectively) in borderline/malignant tumors. Conclusion: These results suggest that an-EMT-like process may be implicated in phyllodes breast tumors pathogenesis contributing to a more malignant phenotype.

Els factors de transcripció de la família Snail són fonamentals en la "transició epiteli-mesènquima", procés morfogènic essencial en el desenvolupament embrionari i en els fenòmens metastàsics tumorals.En els mamífers l'activitat d'Snail és modulada per dos mecanismes. (i) En el promotor humà es troben regions definides de resposta a factors repressors, predominants en les cèl·lules epitelials, i elements diferenciats de resposta a inductors de la "transició epiteli-mesènquima". (ii) L'activitat d'Snail és condicionada també per la seva localització subcel·lular, modulada per mecanismes no transcripcionals: la fosforilació d'Snail determina si és o no exclós del nucli. Al citosol no pot actuar com a repressor transcripcional però pot interaccionar amb la xarxa microtubular, que estabilitza i en condiciona el dinamisme. Això coincideix amb l'activació de la GTPasa RhoA i la reorientació dels filaments de vimentina, fets associats a l'adquisició de capacitat migratòria. L'efecte com a repressor transcripcional i la modulació del dinamisme microtubular són possiblement esdeveniments coordinats necessaris per al rol biològic d'Snail en mamífers. / Snail family of transcription factors is fundamental to the "epithelial-mesenchymal transition", morphogenic process essential to embryonic development and metastatic phenomena in tumors.Snail's activity is modulated in two ways in mammals. (i) The human promoter harbors definite regions that respond to repressor factors, which prevail in epithelial cells; and differentiated elements that respond to known inducers of the "epithelial-mesenchymal transition". (ii) Snail's activity is also conditioned by its subcellular localization, mechanism not dependent on its transcriptional control: Snail phosphorylation determines whether Snail is excluded or not from the nucleus. When in the cytosol, Snail is unable to act as a transcriptional repressor, but however binds to the microtubular meshwork, which becomes stabilized and whose dynamism is conditioned as a result. This fact coincides with the activation of the RhoA GTPase and reorientation of vimentin filaments, both phenomena being related to the acquisition of cell motility. The transcriptional repressor and the microtubule dynamics effects are probably two coordinated events necessary to Snail's biological role in mammals.