No description available.

Η Heparin affin regulatory peptide (HARP) είναι ένας αυξητικός παράγοντας με μοριακό βάρος 18 kDa, που έχει μεγάλη συγγένεια με την ηπαρίνη. Είναι συντηρημένη μεταξύ διαφόρων ειδών και παρουσιάζει 50% ομολογία με τη Midkine και την RI-HBP. Οι πρωτεΐνες αυτές συγκροτούν μια σχετικά νέα οικογένεια αυξητικών παραγόντων που έχουν συγγένεια με την ηπαρίνη. Η HARP απομονώθηκε για πρώτη φορά από τον εγκέφαλο νεογέννητου βοός ως ένα μόριο που μπορεί να επάγει την προέκταση των νευρικών κυττάρων. Επίσης, εκφράζεται στη μήτρα, στους χόνδρους και στα οστά. Αρκετές αναφορές αποδεικνύουν ότι υπάρχει μεγάλη συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης της HARP και της ανάπτυξης καρκινικού όγκου και της αγγειογένεσης. Η HARP αποτελεί μιτογόνο παράγοντα για διάφορους τύπους ενδοθηλιακών κυττάρων, ενώ μπορεί να επάγει την αγγειογένεση in vivo και in vitro. Ασκεί τη βιολογική της δράση μετά από αλληλεπίδραση με πρωτεογλυκάνες της επιφάνειας του κυττάρου, όπως η N-συνδεκάνη, ή μετά από δέσμευση σε πιο ειδικούς υποδοχείς. Η RPTPβ/ζ, η εκκρινόμενη μορφή της (φωσφακάνη), αλλά και η κινάση ALK, έχει αναφερθεί ότι μπορούν να δεσμεύουν τη HARP και να συμμετέχουν στη μεταγωγή του σήματός της. Ο κύριος σκοπός αυτής της διατριβής είναι η μελέτη της δομής και της δράσης της HARP, χρησιμοποιώντας μικρότερα τμήματα της HARP τα οποία τα έχουμε βιοτινυλιώσει για να διερευνήσουμε τις περαιτέρω δράσεις της, τους διάφορους μηχανισμούς και με ποιους υποδοχείς αλληλεπιδρά. Τα βιοτινυλιωμένα-σεσημασμένα πεπτίδια αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για την βιοτεχνολογία, σε διάφορες εφαρμογές στερεής φάσης ανοσολογικών δοκιμών καθώς και τον εντοπισμό των υποδοχέων. Τα συνθετικά πεπτίδια της HARP συντέθηκαν με μεθοδολογία Fmoc/t-Bu σε στερεά φάση χρησιμοποιώντας ως στερεό υπόστρωμα τη 2-χλωροτρίτυλ-ρητίνη για την παραλαβή μιας ελεύθερης αμινοομάδας (ΝΗ2) και C-τελικού καρβοξυλικού οξέος αντίστοιχα. Για την παραγωγή βιοτινυλιωμένων πεπτιδίων, περιλαμβάνει τον σχηματισμό ενός δεσμού: της ελεύθερη αμινοομάδα με την βιοτίνη στην διάρκεια της πεπτιδικής σύνθεσης στερεής φάσης. Επειδή η βιοτίνη έχει μικρή διαλυτότητα στα διαλύματα της πεπτιδικής σύνθεσης χρησιμοποιούμε τους προσχηματισμένους ενεργοποιημένους εστέρες όπως την βιοτίνη- ONp (biotin p-nitrophenyl ester ). Τα συνθετικά πεπτίδια P(13-39) και Ρ (65-97), που αντιστοιχούσαν στην Ν-CTR-I και C-TSR-I περιοχή της HARP μελετήθηκαν ως προς την επίδρασή τους στον πολλαπλασιασμό και στην μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων του προστάτη (PC3). / Heparin affin regulatory peptide (HARP) is an 18 kDa growth factor that has a high affinity for heparin. HARP is highly conserved among species and shares 50% homology with Midkine and RI-HBP. The above proteins constitute a relatively new family of growth factors with high affinity for heparin. HARP has been originally purified from perinatal rat and bovine brain as a molecule that induces neurite outgrowth. HARP is also expressed in uterus, cartilage and bone extracts. Several reports have established a strong correlation between HARP expression and tumour growth and angiogenesis. HARP has been reported to be mitogenic for different types of endothelial cells and angiogenic in vivo and in vitro. HARP exerts its biological activity through interactions with cell surface proteoglycans, such as N-syndecan, or binding to more specific cell surface receptors. Receptor-type protein tyrosine-phosphatase β/ζ (RPTPβ/ζ) and its secreted variant phosphacan, as well as ALK are implicated in HARP signalling. The main target of this study is to investigate the structure and the biological activities of HARP, using smaller fragments of HARP which are biotinylated in order to study its further activities, the mechanisms and the interactions with the receptor. Biotin-labelled peptides are extremely useful tools for biochemistry, with applications in solid-phase immunoassays, affinity purification and receptor localization. The synthetic peptides of HARP were synthesized by Fmoc/t-Bu solid phase methodology utilizing a 2-chlorotrityl-chloride resin to provide a free NH2- amino-group and carboxyl acid, respectively. The simplest approach for the production of biotin-labelled peptides involves capping of a resin-bound free amino group with biotin, prior to cleavage of the peptide from the resin and side-chain deprotection. Because of the poor solubility of biotin in peptide synthesis solvents, biotin is most frequently introduced using a pre-formed active ester, such as biotin p-nitrophenyl ester. The synthetic peptides, P(13-39) and P(65-97) with amino acids sequence corresponding to the N- and C-TSR-I domains of HARP, were studied for their impact to the proliferation and chemotactic (migration) on prostate cancer cells (PC3).

Η HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide) είναι ένας αυξητικός παράγοντας ο οποίος εμφανίζει πλειάδα βιολογικών δράσεων εμπλεκόμενος στη διαφοροποίηση, τον πολλαπλασιασμό και τη μετανάστευση πολλών τύπων κυττάρων, καθώς και στην αγγειογένεση και την ανάπτυξη όγκων. Η HARP έχει χρονοειδικό και ιστοειδικό πρότυπο έκφρασης, υπερεκφράζεται όμως σε καρκινικές κυτταρικές σειρές, σε ανθρώπινους καρκινικούς όγκους και βρίσκεται σε υψηλή συγκέντρωση στον ορό του αίματος ασθενών με διάφορες μορφές καρκίνου. Η HARP ασκεί τις βιολογικές της δράσεις μετά από δέσμευση στους διαμεμβρανικούς υποδοχείς, SDC3, ALK και RPTPβ/ζ. Οι βιολογικές της δράσεις προσδιορίζονται από τη συνισταμένη των δράσεων που έχει κάθε υποδοχέας της, αντικατοπτρίζοντας τον περίπλοκο μηχανισμό δράσης της. Στη συγκεκριμένη εργασία μελετήσαμε τον τρόπο με τον οποίο η SDC3 διαμεσολαβεί τις βιολογικές δράσεις της HARP σε κύτταρα DU145 και PC3, κυτταρικές σειρές από καρκίνο ανθρώπινου προστάτη. Χρησιμοποιώντας την RNAi τεχνολογία, διαμολύναμε παροδικά τα κύτταρα με siRNA ειδικά σχεδιασμένο έναντι της SDC3, μειώνοντας τα επίπεδα έκφρασης της. Καλλιεργήσαμε κύτταρα, φυσιολογικά και μετασχηματισμένα, επιδράσαμε εξωγενώς με HARP και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και στις δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές, η SDC3 είναι θετικός ρυθμιστής της επαγόμενης από τη HARP κυτταρικής προσκόλλησης και μετανάστευσης. Παράλληλα, μελετήσαμε την ενεργοποίηση μορίων που εμπλέκονται στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος της SDC3 όπως της Src, Fak, Akt, Pten και Erk1/2. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ενεργοποίησή της SDC3 από τη HARP οδηγεί στην αύξηση των επιπέδων των pSrc, pFak, pAkt και p Erk1/2, ενώ, βρέθηκε ότι μειώνεται η φωσφορυλίωση της Pten. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η συμμετοχή της συνδεκάνης 3 στις βιολογικές δράσεις της HARP, καθώς και μόρια του σηματοδοτικού μονοπατιού μεταγωγής σήματος του υποδοχέα αυτού. Βρέθηκε ότι η HARP προσδενόμενη στον υποδοχέα αυτό, επάγει την προσκόλληση και μετανάστευση των κυττάρων, δράσεις που συνδέονται με την ανάπτυξη όγκων και τη μετάσταση καρκινικών κυττάρων. / HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide), also known as Pleiotrophin, is a growth factor involved in several biological actions such as induction of cellular proliferation, migration and angiogenesis. Elevated concentrations of this growth factor are found in many tumours, as well as in the plasma of patients with different types of cancer. HARP exerts its actions after binding to the transmembrane receptors RPTP β/ζ, ALK and N-Syndecan (SDC3). In the present work, we studied the role of the transmembrane receptor SDC3 in the biological actions of HARP. We used DU145 and PC3 transiently transfected with specific siRNA to downregulate the accumulation of SDC3. Our results show that HARP binds to SDC3 and induces the cell adhesion and migration of DU145 and PC3 cells. We also studied the signal transduction through SDC3 receptor and the activation of signaling molecules such as Src, Fak, Akt, Pten and Erk 1/2. Our results revealed that HARP induces the phosphorylation of Src kinase, Fak and Erk1/2 after binding to SDC3 in both DU145 and PC3 cells. Also, HARP increases Akt signaling cascade in PC3 cells, while it suppresses the signaling cascade induced by PTEN in DU145 cells. Consequently, HARP interaction with SDC3, results in the activation of SDC3, which in turn triggers a signal transduction pathway that leads to specific biological cell responses activates other cytoplasmic effectors. Therefore, there starts a signaling cascade that targets specific genes and cell response. In conclusion, our results indicate that SDC3 contributes, as a positive regulator, to HARP-dependent cell adhesion and migration in both DU145 and PC3 cells.

L’ATP synthase ou ATPase de type F, ancrée aux membranes internes des mitochondries, est un complexe macromoléculaire qui utilise le gradient électrochimique généré par l’oxydation de petites molécules (NADH2, FADH2) dans les différents complexes de la chaîne respiratoire pour former l’ATP, vecteur énergétique universel. Le gradient électrochimique ou pm f est transformé en une énergie mécanique qui se traduit par le mouvement du rotor de l’ATP synthase dans un sens horaire vu depuis la membrane. La rotation de la sous-unité γ déforme successivement les trois sites catalytiques et permet ainsi la synthèse d’ATP. Dans certains cas, comme ceux de l’anoxie ou de l’hypoxie, le gradient électrochimique peut s’effondrer et l’ATP synthase hydrolyse alors l’ATP. Pour éviter cette hydrolyse futile, un petit peptide nommé IF1, régulateur spécifique des ATP synthases mitochondriales, vient s’insérer entre les sous-unités d’une interface catalytique et bloque instantanément le fonctionnement de l’ATPase. Cette inhibition est réversible puisque le peptide se décroche lorsque la membrane interne mitochondriale se réenergise.Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à caractériser le mécanisme d’inhibition de l’ATPase de S.cerevisiae par son peptide endogène IF1 en s’appuyant essentiellement sur les quelques données structurales qui ont été publiées sur le peptide et sur le complexe inhibé IF1-F1ATPase de B.taurus.Constitué de 63 acides aminés chez S.cerevisiae et 84 acides aminés chez B.taurus, IF1 est majoritairement structuré en hélice α . Les études menées par Elena Cabezón ont montré qu’IF1 possédait différentes formes dont la prédominance et l’activité dépendait essentiellement du pH. Chez B.tauru , il existe une forme inhibitrice dimérique prédominante à pH inférieurs à 6,5 et une forme tétramérique dont nous connaissons la structure 3D qui est non inhibitrice et prépondérante à pH supérieurs à 6,5. Chez S.cerevisiae, il existe une forme monomérique inhibitrice prépondérante à pH supérieur à 6,5 et une forme dimérique prédominante à pH inférieurs à 6,5 et dont le caractère inhibiteur ou non n’a pas encore été déterminé. Sur la base de la structure 3D de l’IF1 bovin, nous avons voulu identifier les régions de dimérisation du peptide de levure en utilisant la technique de marquage de spin couplée à de la spectroscopie RPE. En plaçant des marqueurs de spin (MTSL) en partie médiane(E33C) ou en C-terminale(L54C),nous avons pu favoriser l’interface de dimérisation plutôt en partie médiane du peptide. Ce travail est encore au stade embryonnaire et ne nous permet pas, à ce jour, d’identifier la zone exacte de dimérisation.Dans un deuxième volet, nous avons voulu caractériser le mécanisme d’inhibition d’un point de vue dynamique et nous avons pu en préciser les différentes étapes : reconnaissance, verrouillage et stabilisation. Pour cela, nous avons associé la mutagenèse sur le peptide et sur l’enzyme aux cinétiques d’inhibition. Nous avons tout d’abord évalué le rôle de plusieurs résidus situés en C-terminal de la sous-unité β, dans la région de l’interface α/β qui se referme sur le peptide IF1, dans la reconnaissance moléculaire spécifique d’IF1 par l’ATPase mitochondriale. Nous avons ensuite montré que la partie N-terminale d’IF1 joue un rôle mineur dans la reconnaissance moléculaire mais son enroulement autour de la sous-unité γ constitue un loquet important dans la stabilisation du complexe inhibé. Enfin, la fermeture de l’interface catalytique sur IF1 crée une zone de contact entre la "bosse" de la sous-unité γ et la partie C-terminale de la sous-unitéα qui constitue la dernière clef de blocage du peptide au sein de la F1 -ATPase. Ce dernier point de fermeture est le seul qui n’implique aucun résidu du peptide IF1. / The F-type ATPase or ATP synthase, anchored to the inner mitochondrial membrane, is a macromolecular complex using the proton motive force (pmf) generated by the oxydation of small molecules, such as NADH2 and FADH2 , in the different respiratory complexes to form ATP. The pmf is converted into mechanical work by the clockwise rotation of the ATP synthase viewed from the membrane. The γ rotation successively distorts the three catalytic interfaces of the enzyme to allow the synthesis of ATP. Anoxia or hypoxia are cases in which the rotation of ATP synthase proceeds in the direction of ATP hydrolysis. A small peptide named IF1, 63 aminoacids-long in yeast and 84 aminoacids-long in bovine, specifically inhibits the mitochondrial ATP synthase in the direction of ATP hydrolysis. This inhibition is reversible since the peptide is released when the inner mitochondrial membrane is re-energized.In this work, we were interested in characterizing the inhibition mechanism of the mitochondrial ATP synthase of S.cerevisiae by its endogenous peptide IF1. To elaborate and strengthen our statements, we mainly used the structures of IF1 and of the inhibited IF1-F1ATPase complex of B. taurus.The data obtained by Elena Cabezón on bovine and yeast IF1 showed that different forms of the peptide coexist and that their pre-eminence depends on the pH. The bovine IF1 mainly adopts a dimeric form at pH below 6.5 and tetrameric one at pH above 6.5. Its inhibitory properties also vary with the pH. The dimeric form is inhibitory and the tetrameric one is not. In yeast, it is known that a monomeric form is predominant at pH above 6.5 and a dimeric form predominant at pH below 6.5. The monomeric form is inhibitory but nothing has been reported about the inhibitory properties of the dimeric form. By using the structural data of the bovine IF1, we tried to determine the dimerization region of the yeast IF1. For this aim, we decided to combine Site-Directed Spin Labeling (SDSL) with electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. Thus, we attached labels on the C-ter or the mid-region and we could propose that the dimer of yeast IF1 preferentially forms by the mid-region. This work is currently in the preliminary stage and other experiments would be necessary to confirm the precize region of dimerization. In a second part, we tried to precise the inhibitory mechanism by detailing the different steps of recognition, locking and stabilization of the inhibited complex. This was achieved by combining the mutagenesis of yeast IF1 and F1ATPase with kinetics of inhibition. First, we evaluated the role of some residues located in the C-terminal part of β subunit in the specific molecular recognition of IF1 by the mitochondrial ATPase. These residues belong to the region of the α/β interface that closes up on IF1 peptide. Then, we showed that the N-terminal part of IF1 plays a minor role in the molecular recognition but its winding around the γ subunit constitute an important lock in the inhibited complex. Finally, the closing of the catalytic interface on IF1 creates a contact region between the α and the γ subunit which is the last key that definitively locks the peptide in the cage "F1ATPase". This last locking point is the only one that does not involve any IF1 residue.

Η HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide), γνωστή και ως πλειοτροπίνη, είναι ένας αυξητικός παράγοντας που η έκφρασή του στα ενήλικα άτομα είναι περιορισμένη σε συγκεκριμένους ιστούς. Ωστόσο, έκφραση ή υπερέκφρασή της έχει παρατηρηθεί in vivo σε διάφορους όγκους και στον ορό του αίματος ασθενών με διάφορες μορφές καρκίνου, καθώς και in vitro σε διάφορες καρκινικές κυτταρικές σειρές. Παρόλο που οι in vivo βιολογικές δράσεις της HARP είναι αδιαμφισβήτητες, δεν έχει διασαφηνιστεί ο μηχανισμός με τον οποίο ασκεί τις δράσεις αυτές. Επίσης, υπάρχουν πολλά αντικρουόμενα αποτελέσματα αναφορικά με τις in vitro βιολογικές της δράσεις. Στη συγκεκριμένη εργασία διερευνήθηκε το εάν η διαφορετική έκφραση των υποδοχέων της HARP, RPTPβ/ζ και ALK, είναι ένας άλλος λόγος για τα αντικρουόμενα αυτά αποτελέσματα. Χρησιμοποιώντας την RNAi τεχνολογία, δημιουργήσαμε DU145 και PC3 κύτταρα (κυτταρικές σειρές από καρκίνο ανθρώπινου προστάτη), τα οποία σταθερά έχουν μειωμένα επίπεδα έκφρασης του RPTPβ/ζ και του ALK. Τα DU145 κύτταρα εκφράζουν μόνο τον RPTPβ/ζ, σε αντίθεση με τα PC3 κύτταρα που εκφράζουν και τους δύο υποδοχείς. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο RPTPβ/ζ καταστέλλει την επαγόμενη από HARP κυτταρική προσκόλληση και μετανάστευση, ενώ ο ALK επάγει την επαγόμενη από HARP κυτταρική μετανάστευση. Επιπλέον, η μελέτη της μεταγωγής σήματος αυτών των υποδοχέων έδειξε ότι ο RPTPβ/ζ καταστέλλει τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της κινάσης Src, της Fak, της Pten/Akt και των Erk1/2, ενώ ο ALK επάγει την ενεργότητα της Akt και των Erk1/2. Επιπρόσθετα, η μείωση της έκφρασης του RPTPβ/ζ σχετίζεται με την επαγωγή EMT φαινοτύπου, αφού καταστέλλει την έκφραση της E-καντερίνης και επάγει την έκφραση της Ν-καντερίνης, των ιντεγκρινών-α5, -αv και β3, καθώς και της MMP9. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι οι αυξητικοί παράγοντες αποτελούν υπόστρωμα για διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα του κυτταρικού μικροπεριβάλλοντος, με αποτέλεσμα την παραγωγή βιολογικά ενεργών πεπτιδίων που μπορούν να έχουν παρόμοιες ή και αντίθετες δράσεις με το ολικό μόριο. Η πλασμίνη, η τρυψίνη και η MMP2, πέπτουν την HARP και παράγουν πεπτίδια που αναστέλλουν την επαγωγική της δράση. Σύμφωνα με αυτές τις μελέτες, το ενδιαφέρον για την ανακάλυψη πεπτιδίων με αντικαρκινική δράση εντοπίζεται στο καρβοξυτελικό τμήμα της HARP, καθώς και στις δύο κεντρικές περιοχές που παρουσιάζουν ομολογία με τις επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες της θρομβοσπονδίνης-1. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε ο μηχανισμός δράσης του P(122-131) και οι βιολογικές δράσεις των P(13-39) και P(65-97). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το P(122- 131) μετά την πρόσδεσή του στον RPTPβ/ζ, μειώνει τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της κινάσης Src, της Fak, της Pten και των Erk1/2 και καταστέλλει την in vitro προσκόλληση και μετανάστευση των DU145 και LNCaP κυττάρων. Επιπλέον, τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την υπόθεση ότι το P(122-131) καταστέλλει αυτές τις διαδικασίες και μετά από τον ανταγωνισμό του με τη HARP για την πρόσδεση όχι μόνο στον ALK, αλλά και σε άλλους υποδοχείς. Τέλος, χρησιμοποιώντας το σύστημα της χοριοαλλαντοϊδικής μεμβράνης εμβρύου όρνιθας, παρατηρήσαμε ότι το P(122-131) καταστέλλει και την in vivo αγγειογένεση. Παρόμοια με το P(122-131), τα P(13-39) και P(65-97) καταστέλλουν την in vitro προσκόλληση και μετανάστευση των DU145 και PC3 κυττάρων μετά την πρόσδεσή τους στον RPTPβ/ζ. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία καταδεικνύεται ο ρόλος των υποδοχέων RPTPβ/ζ και ALK στον μηχανισμό δράσης του αυξητικού παράγοντα HARP και των πεπτιδίων του. Για πρώτη φορά αποδεικνύεται ότι η ανασυνδυασμένη HARP προκαρυωτικής προέλευσης είναι βιολογικά ενεργή και ότι η δράση της εξαρτάται από τη συνισταμένη των δράσεων που έχει κάθε υποδοχέας της, αντικατοπτρίζοντας τον περίπλοκο μηχανισμό δράσης της HARP και των πεπτιδίων της. / HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide), also known as Pleiotrophin, is a growth factor that is thought to be involved in carcinogenesis. Elevated concentrations of this growth factor are found in many types of tumors, as well as in the plasma of patients with different types of cancer. However, contradictory results have been published concerning the in vitro activities of HARP. Here, we investigated whether the differential expression of HARP receptors, namely RPTPβ/ζ and ALK, is another reason for these controversies. Using the RNAi technology, we stably transformed prostate cancer cell lines DU145 and PC3 to knockdown RPTPβ/ζ or ALK expression. DU145 cells express only RPTPβ/ζ, while PC3 cells express both RPTPβ/ζ and ALK. Our results showed that RPTPβ/ζ inhibits HARP-mediated cellular adhesion and migration, while ALK induces HARP-mediated cellular migration. Investigation of the transduction mechanism revealed that RPTPβ/ζ inactivates Src, Fak, Pten/Akt, and Erk1/2, while ALK activates Akt and Erk1/2. In addition, RPTPβ/ζ knockdown promotes a shift in expression form E- to N-cadherin, and induces the expression of integrin-α5, -αv, -β3, and MMP9. Growth factors can be hydrolyzed by proteases, leading to the production of biological active peptides. Previous studies indicate that HARP is cleaved by enzymes in the extracellular environment, such as plasmin, trypsin, chymotrypsin, and MMP2. Moreover, the resulting peptides exert altered biological functions compared to the whole molecule. Here, we investigated the effect of (P122-131), corresponding to the basic cluster of the C-terminal region of HARP, as well as the effect of P(13-39) and P(65-97) derived from the TSR domains of HARP. Our results demonstrated that P(122-131) interacts with RPTPβ/ζ, inactivates its catalytic activity, and triggers a signal transduction pathway that inhibits DU145 and LNCaP adhesion and migration, while in parallel interferes with ALK or other pleiotrophin receptors inhibiting pleiotrophin-induced cellular adhesion and migration. In addition, P(122-131) inhibits angiogenesis in vivo, as determined by the chicken embryo CAM assay. Furthermore, P(13-39) and P(65-97) interacts with RPTPβ/ζ and inhibits DU145 and PC3 adhesion and migration. Taken together, the results of this study demonstrate the effect of RPTPβ/ζ and ALK on HARP and its peptides-mediated biological actions. Our results support the hypothesis that the overall effect of pleiotrophin depends on the expression profile of its receptors. Concluding, we show that bacterial pleiotrophin is biological active and part of the diversity of pleiotrophin biological actions is due to RPTPβ/ζ and /or ALK and the complex way of their interactions and signaling.

Η HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide) είναι ένας αυξητικός παράγοντας που δεσμεύεται στην ηπαρίνη και εμπλέκεται στη ρύθμιση της κυτταρικής διαφοροποίησης, του κυτταρικού πολλαπλασιασμού καθώς και της αγγειογένεσης. Υψηλές συγκεντρώσεις του αυξητικού παράγοντα HARP έχουν βρεθεί σε ανθρώπινους καρκινικούς όγκους, σε καρκινικές κυτταρικές σειρές, όπως επίσης και σε ορό ασθενών με διάφορους τύπους καρκίνου. Επιπλέον, είναι γνωστό ότι η HARP αποτελεί υπόστρωμα για διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα του κυτταρικού μικροπεριβάλλοντος, με αποτέλεσμα την παραγωγή ενεργών πεπτιδίων που μπορούν να έχουν παρόμοιες ή και αντίθετες δράσεις από το ολικό μόριο. Η HARP ασκεί τις βιολογικές τις δράσεις ύστερα από πρόσδεση στους διαμεμβρανικούς υποδοχείς SDC3, RPTPβ/ζ και ALK. Παρά την ταυτοποίηση του υποδοχέα ALK ως λειτουργικού υποδοχέα της HARP, μέχρι σήμερα υπάρχουν αντικρουόμενες απόψεις αναφορικά με την αλληλεπίδρασή του με τη HARP. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η αλληλεπίδραση του αυξητικού παράγοντα HARP και του υποδοχέα ALK σε καρκινικά κύτταρα PC3 ανθρώπινου προστάτη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η HARP επάγει τη φωσφορυλίωση του ALK σε κύτταρα PC3, ωστόσο δεν είχε καμία επίδραση στην ενεργοποίηση του συγκεκριμένου υποδοχέα σε κύτταρα PC3 στα οποία είχε μειωθεί η συσσώρευση του RPTPβ/ζ. Παράλληλα χρησιμοποιήθηκαν ανασυνδυασμένα πεπτίδια που είχαν εκφραστεί ως πρωτεΐνες σύντηξης με τη θειοτρανσφεράση της γλουταθειόνης (GST) και αντιστοιχούσαν σε περιοχές του αυξητικού παράγοντα HARP [P(9-110), P(9-59), P(60-110)] που προκύπτουν ύστερα από πέψη με πλασμίνη. Ύστερα από πειράματα συγκατακρήμνισης βρέθηκε ότι ο ALK αλληλεπιδρά ισχυρά με το πεπτίδιο P(60-110) αποτέλεσμα το οποίο προέκυψε και ύστερα από μεωρύθμιση των επιπέδων έκφρασης του RPTPβ/ζ. Συμπερασματικά, στην παρούσα εργασία καταδεικνύεται η έμμεση αλληλεπίδραση του υποδοχέα ALK και του αυξητικού παράγοντα HARP, η οποία βρέθηκε ότι διαμεσολαβείται από τον υποδοχέα RPTPβ/ζ. Αποδεικνύεται επίσης ότι παρόλο που η αλληλεπίδραση των δύο αυτών μορίων δεν είναι ικανή να οδηγήσει στη φωσφορυλίωση του υποδοχέα ALK, τα δύο αυτά μόρια αλληλεπιδρούν βιοχημικά καθώς η αλληλουχία 60-110 των αμινοξέων της HARP αλληλεπιδρά ισχυρά και με τις δύο μορφές του υποδοχέα, με μοριακό βάρος 220 και 140 kDa αντίστοιχα. / HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide) is a heparin-binding growth factor, involved in the regulation of cell differentiation, cell proliferation as well as in angiogenesis. Elevated concentrations of HARP have been detected in malignancies, in cancer cell lines, as well as in the plasma of patients with different types of cancer. It is also known that HARP is substrate for different proteases of the cell microenvironment, leading to the production of biological active peptides which can exert similar or even opposite biological activities to HARP. HARP exerts its biological actions after binding to the transmembrane receptors SDC3, RPTPβ/ζ and ALK. Even though ALK has been defined as a functional HARP receptor, contradictory results have been published concerning HARP-ALK interaction. In the present work, we studied the interaction of HARP growth factor with ALK transmembrane receptor using PC3 prostate cancer cells. It was shown that HARP induces the phosphorylation of ALK in PC3 cells, however no effect on ALK activation was observed in PC3 cells after RPTPβ/ζ knockdown. We also used recombinant gst-fused peptides corresponding to various fragments of HARP [P(9-110), P(9-59), P(60-110)] which result after cleavage with plasmin. After GST pull-down assays it was shown that ALK strongly binds to the P(60-110), result that was also taken after RPTPβ/ζ knockdown. Cumulatively, our results indicate that HARP-induced ALK phosphorylation is mediated by RPTPβ/ζ. It is also demonstrated that HARP interacts biochemically with ALK, since P(60-110) strongly binded both species of ALK (220 and 140 kDa).

H HARP (heparin-affin regulatory peptide), γνωστή και ως πλειοτροπίνη (PTN), είναι ένας 18 kDa αυξητικός παράγοντας, ο οποίος έχει υψηλή συγγένεια για την ηπαρίνη. Η HARP έχει πολλαπλές βιολογικές δράσεις, όπως συμμετέχει στη ρύθμιση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, στη μετανάστευση και τη διαφοροποίηση. Επιπλέον η έκφραση της σχετίζεται με την φυσιολογική και καρκινική αγγειογένεση in vitro και in vivo. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η έκφραση της HARP και των υποδοχέων της, ALK και RPTPβ/ζ, στις διάφορες ημέρες ανάπτυξης της CAM εμβρύου όρνιθας. Επίσης, μελετήθηκε η μείωση της έκφρασης της ενδογενούς HARP, με πλασμίδιο που φέρει την αντινοηματική αλληλουχία (AS-HARP), στην αγγειογένεση in vivo, στη φωσφορυλίωση των Εrk1,2 και στη λεμφαγγειογένεση της CAM εμβρύου όρνιθας. Ανάλυση κατά Western και RT-PCR στις διάφορες ημέρες ανάπτυξης του εμβρύου έδειξε ότι η έκφραση της HARP συμβαδίζει με τη δημιουργία νέων αγγείων στη CAM, ενώ η έκφραση των υποδοχέων της HARP στην CAM φαίνεται να είναι αυξημένη στα πρώτα στάδια ανάπτυξης του ιστού. Επίσης, η μείωση της έκφρασης της HARP μετά τη χορήγηση του πλασμιδίου AS-HARP, μείωσε τα επίπεδα της πρωτεΐνης, το μήκος των αγγείων και τη φωσφορυλίωση των Erk1/2 στο in vivo μοντέλο της CAM εμβρύου όρνιθας. Αντίθετα, η μείωση της έκφρασης της HARP μετά τη χορήγηση του πλασμιδίου AS-HARP, δεν επηρέασε τη λεμφαγγειογένεση της CAM εμβρύου όρνιθας. Σαν τελικό συμπέρασμα προκύπτει ότι η έκφραση της ενδογενούς HARP στην CAM εμβρύου όρνιθας είναι σημαντική για τη φυσιολογική αγγειογένεση in vivo. / Heparin-affin regulatory peptide (HARP), also known as pleiotrophin or heparin-binding growth-associated molecule, is an 18 kDa growth factor that has a high affinity for heparin. HARP is involved in the control of cellular proliferation, migration and differentiation. Moreover, there is a strong correlation between HARP expression and tumor growth and angiogenesis. In the present work, we studied the expression of HARP and its receptors, ALK and RPTPβ/ζ, during development of the chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM), in relation to angiogenesis. By western blot analysis and RT-PCR, it was shown that HARP, ALK and RPTPβ/ζ expression increased at days of on-going angiogenesis and decreased at later time points. Transfection of CAMs with an anti-sense HARP gene construct led to a significant decrease in HARP amounts compared to vector control transfected CAMs, a significant decrease in the length of CAM blood vessels, and a decrease in the phosphorylation of Erk1/2. Contrary, transfection of CAMs with the anti-sense HARP gene construct had no influence in lymphangiogenesis of the chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM). These data suggest that endogenous HARP is involved in angiogenesis in vivo.