title: Die Bedeutung der Formine FMNL1, 2 und 3 für die Invasivität und das Wachstum von Melanomzellen in vitro und in vivo
title: Role of the formins FMNL1, 2 and 3 for invasion and proliferation of melanoma cells in vitro and in vivo
Creators: name: Hauswald, Maria
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: melanoma
Invasivität
formins
Melanom
proliferation
Proliferation
FMNLs, invasiveness
FMNL2
FMNL1
Formine
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
FMNL3, Aktin

description: Aktinfilamente sind ein
      wesentlicher Bestandteil des Zytoskeletts in Eukaryonten. Für
      zahlreiche essentielle zelluläre Prozesse wie die Migration,
      die Adhäsion, den intrazel-lulären Vesikeltransport und die
      Zytokinese ist der zielgerichtete, rasche Auf- und Abbau von
      Aktinfilamenten unerlässlich. Eine wichtige Rolle bei der
      Assemblierung dieser Filamente spielen Aktinnukleatoren, zu
      denen unter anderem Formine wie FMNL1-3 zählen. Bei
      Tumorerkrankungen wie dem malignen Melanom stellt die
      Metastasierung des Primärtumors eine der Haupttodesursachen
      dar. Dabei ist für das Wachstum des Tu-mors und dessen
      Metastasen neben der Invasionsfähigkeit der Tumorzellen auch
      ihre Fähigkeit, an die extrazelluläre Matrix (EZM) zu binden,
      von entscheidender Bedeu-tung. Da diese beiden Prozesse durch
      das Aktinzytoskelett beeinflusst werden, ist die Untersuchung
      einer diesbezüglichen Formin-Abhängigkeit besonders
      interessant. Bisherige Untersuchungen konzentrierten sich
      lediglich auf den Einfluss von FMNL2 auf die Invasivität von
      Zellen. Daher war es Gegenstand dieser Arbeit, den Einfluss
      von FMNL1-3 auf die Invasivität und besonders auf das
      Zellwachstum in humanen Melanomzelllinien zu analysieren.
      Anhand von siRNA- oder shRNA-vermittelter
      Expressionsverminderung von FMNL1-3 in zwei invasiven
      Melanomzelllinien WM278 und LOX konnte gezeigt werden, dass
      hauptsächlich FMNL2 die Invasivität der Zellen beeinflusst.
      Weiterhin konnte im Rahmen dieser Arbeit in vitro eine
      deutliche Abhängigkeit des Adhäsions-unabhängigen Wachstums
      der Zellen von FMNL2 und besonders FMNL3 gezeigt werden. In
      Mausstudien konnten wir zudem einen Einfluss von FMNL2 und
      FMNL3 auf das Tumorwachstum sowie die Ausbildung von MV3- und
      LOX-Zell-Tumoren nachweisen. Weitere Untersuchungen dieser
      Zellen zeigten ein Defizit im Ablauf des Zellzyklus. Dies
      äußerte sich in einem beeinträchtigten Übergang von der G1-
      in die S-Phase, was zu einem erhöhten Zell-Anteil in der
      G1-Phase führte. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Anzahl
      fokaler Adhäsionen und somit die Interaktion zwischen Zelle
      und EZM durch FMNL2 und FMNL3 beeinflusst wird. Bei allen
      Untersuchungen war der Effekt einer kombinierten
      Runterregulierung von FMNL2 und FMNL3 am stärksten, was auf
      eine redundante Funktion dieser beiden Formine hinweist. Um
      starke Effekte z.B. auf die Proliferation zu erzielen, muss
      daher eine gewisse Schwellenkonzentration beider FMNLs
      unterschritten werden. Dies könnte durch die von uns
      nachgewiesene Hetero-Dimerisierung von FMNL2 und FMNL3
      bedingt sein. Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass
      sowohl FMNL2, neben seiner Bedeutung für die Invasivität von
      Melanomzellen, als auch FMNL3 eine bedeutende Rolle für das
      Wachstum von Melanomzellen in vitro und in vivo spielen.
      Dabei führt vermutlich die reduzierte Anzahl fokaler
      Adhäsionen nach FMNL2- und/oder FMNL3-Runterregulierung zu
      einer Beeinträchtigung des Zellzyklus und somit zu einem
      verminderten Zellwachstum.
description: Actin filaments are crucial
      components of the eukaryotic cytoskeleton. The rapid,
      specific assembly and disassembly of actin filaments is
      essential for various cellular processes, i.e. migration,
      adhesion, intracellular vesicle transport and cytokinesis.
      Differ-ent actin nucleators, such as the formins FMNL1-3,
      play a major role in regulating these processes. In many
      tumor diseases – such as malignant melanoma – metastasis is a
      main cause of death. Apart from the invasiveness of tumor
      cells, the capability of adhering to the extracellular matrix
      (ECM) is a crucial factor for tumor and metastatic growth. As
      both processes depend on the reorganization of the actin
      cytoskeleton, it is particularly interesting to investigate
      the role of formins in these events in human melanoma cells.
      Current research mainly focused on the influence of FMNL2 on
      cancer cell invasion. Thus, the topic of this thesis was to
      investigate the effect of FMNL1-3 on cancer cell invasion and
      furthermore on cellular proliferation. Using siRNA- and
      shRNA- mediated knockdown of FMNL1-3 in the two invasive
      melanoma cell lines WM278 and LOX, we show that mainly FMNL2
      influences the invasiveness of cells. Furthermore, FMNL2 and
      especially FMNL3 are necessary for anchorage-independent
      growth in vitro. Additionally, we demonstrate in mouse
      studies an effect of FMNL2 and FMNL3 on tumor initiation and
      growth of MV3 and LOX cells. Further analysis of these cells
      showed a deficiency in cell cycle progression due to an
      impaired G1- to S-phase transition resulting in an enhanced
      percentage of cells in G1. Moreover we could show an
      influence of FMNL2 and FMNL3 on the number of focal
      adhesions, subsequently indicating an impaired cell-matrix
      interaction. In each analy-sis, a combined knockdown of FMNL2
      and FMNL3 displayed the strongest effects, indicative of a
      redundant function of these two formins. Thus, the
      concentration of both proteins has to deceed a certain limit
      in order to obtain strong effects as a de-crease in
      proliferation. This is likely due to a hetero-dimerization of
      FMNL2 and FMNL3, which we observed in co-immunoprecipitation
      and IP-mass spec studies. Thus, our data show that FMNL2 and
      FMNL3 play important roles for the prolifera-tion of melanoma
      cells in vitro and in vivo, in addition to their requirement
      for cancer cell invasion. Presumably, the reduced amount of
      focal adhesions after FMNL2- and/or FMNL3 -knockdown impairs
      the cell cycle leading to a reduced proliferation.