Expression and glycosylation of αvβ3 integrin in melanoma cells from different stages of progression

Integrin αvβ3 is one of the most important adhesion molecule, which takes part in tumor progression, especially melanoma. The studies showed, that the higher expression of this integrin, the more invasive the tumor is. The acquisition of metastatic properties is connected with a process called epithelial to mesenchymal trasition (EMT). There are some results indicating that the expression of αvβ3 increased during EMT but little it is know about the N-glycan structure connected to this integrin and their function. The aim of my study was to examine expression and glycosylation of αvβ3 integrin in melanoma cells derived from different stages of cancer progression. Furthermore, we examined also the role of integrin αvβ3 and some types of N-glycan in cell adhesion and migration on vitronectin. In our research we used two cell lines, first line WM793 comes from early vertical growth phase (VGP) and the second one – WM1205Lu derived from the metastasis to lungs after subcutaneous implantation of WM793 cells in mice. WM793 and WM1205Lu comes from the same patient, therefore those cell lines are genetically identical. The glycosylation analysis was performed using lectins precipitation and some glycosidases. The contribution of integrin αvβ3 and N-glycans in melanoma cell migration on vitronectin was examined using wound healing assay.Lectin precipitation showed that the integrin subunits in WM793 and WM1205Lu differ in bisecting GlcNAc, α2-6 and α2-3 sialic acids. Both αvβ3 subunits in WM793 cell line have more bisceting GlcNAc than metastatic cell line. α2-3 sialilation increased in metastatic cell line but the α2-6 sialilation decreased with cancer progression. In wound healing assay we showed that integrin αvβ3 is important only in metastatic tumor cells migration on vitronectin. All results indicate that N-glycosylation of αvβ3 is changing during the cancer progression.

Integryna αvβ3 jest jednym z błonowych receptorów decydującym o inwazyjności komórek czerniaka. Jej ekspresja znacząco wzrasta w rozwoju tego nowotworu, co koresponduje z nabywaniem zdolności inwazyjnych. Kluczowym momentem w rozwoju czerniaka jest zjawisko określane, jako przejście epitelialno-mezenchymalne (EMT). Dobrze udokumentowany jest wzrost ekspresji integryny αvβ3 zachodzący podczas EMT, natomiast znacznie mniej wiadomo, jakim zmianom podlega część cukrowa tego mocno glikozylowanego białka oraz jak może to wpływać na funkcjonowanie komórek. Przeprowadzone badania miały na celu określenie, czy wzrostowi inwazyjności komórek czerniaka towarzyszy zmiana glikozylacji integryny αvβ3 oraz czy ewentualne zmiany przekładają się na ruchliwość komórek. Doświadczenia zostały przeprowadzone na dwóch genetycznie spokrewnionych liniach ludzkiego czerniaka pochodzących z różnych etapów rozwoju tego nowotworu. Komórki WM793 reprezentują wczesną fazę wzrostu pionowego (VGP), natomiast linię WM1205Lu wyprowadzono z przerzutów do płuc u myszy po wszczepieniu podskórnym komórek WM793. Analizę glikozylacji wykonano z użyciem lektyn o określonej specyfice cukrowej oraz glikozydaz katalizujących trawienie danych wiązań glikozydowych. Udział integryny αvβ3 oraz N-glikanów w migracji komórek czerniaka określano w teście gojenia ran na witronektynie. Precypitacja z użyciem lektyn wykazała, że podjednostki integryny αvβ3 w liniach WM793 i WM1205Lu różnią się głównie zawartością struktur kompleksowych N-glikanów z resztą GlcNAc przedzielającą oraz kwasów sjalowych wiązanych α2-6 i α2-3. W obydwu podjednostkach linii WM793 stwierdzono znacząco większą zawartość struktur z resztą GlcNAc przedzielającą w porównaniu do WM1205Lu. Sjalilacja α2-3 zwiększała się w obydwu podjednostkach wraz z rozwojem choroby, czemu towarzyszył spadek sjalilacjii α2-6. Desjalilacja z użyciem neuraminidazy ze S. pneumoniae specyficznie odcinającej kwasy sjalowe wiązane α2-3 potwierdziła większą zawartość tych monosacharydów w komórkach WM1205Lu. Test gojenia ran wykazał udział integryny αvβ3 oraz badanych struktur cukrowych w migracji jedynie komórek linii metastatycznej WM1205Lu po witronektynie. Uzyskane wyniki wskazują na zmianę glikozylacji integryny αvβ3 w trakcie przejścia EMT zachodzącego w komórkach czerniaka.