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プロテオグリカンのセルグリシンは、そのグリコサミノグリカンとCD44との相互作用を介して非小細胞肺がん細胞の移動を促進する
Proteoglycan serglycin promotes non-small cell lung cancer cell migration through the interaction of its glycosaminoglycans with CD44.
PMID: 31898491 PMCID: PMC6939340. DOI: 10.1186/s12929-019-0600-3.
抄録
背景:
セルグライシン（SRGN）は、以前は分泌顆粒の貯蔵過程に関与する細胞内プロテオグリカンとして認識されていたが、最近、いくつかの固形腫瘍でアップレギュレートされていることが示されている。我々は以前に非小細胞肺癌（NSCLC）におけるSRGNがCD44依存的な方法で悪性表現型を促進し、SRGNの発現の増加が原発性肺腺癌の予後不良を予測することを示した。しかし、その根底にあるメカニズムはまだ定義されていません。
BACKGROUND: Serglycin (SRGN), previously recognized as an intracellular proteoglycan involved in the storage processes of secretory granules, has recently been shown to be upregulated in several solid tumors. We have previously shown that SRGN in non-small cell lung cancer (NSCLC) promotes malignant phenotypes in a CD44-dependent manner and increased expression of SRGN predicts poor prognosis of primary lung adenocarcinomas. However, the underlying mechanism remains to be defined.
方法:
過剰発現、ノックダウンおよびノックアウトのアプローチは、創傷治癒とボイデンチャンバー移動アッセイを使用して細胞運動性におけるSRGNの役割を評価するために実行されました。グリコサミノグリカン（GAG）修飾を欠いたSRGNは、部位特異的変異誘発またはコンドロイチナーゼ処理によって産生された。液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析は、SRGNのGAGの二糖組成とサルフェーションの程度の定量分析のために適用されました。ウェスタンブロットおよび共免疫沈降分析を行い、関心のあるタンパク質の発現および相互作用を決定した。アクチン細胞骨格組織は、免疫蛍光染色によってモニターされた。
METHODS: Overexpression, knockdown and knockout approaches were performed to assess the role of SRGN in cell motility using wound healing and Boyden chamber migration assays. SRGN devoid of glycosaminoglycan (GAG) modification was produced by site-directed mutagenesis or chondroitinase treatment. Liquid chromatography/tandem mass spectrometry was applied for quantitative analysis of the disaccharide compositions and sulfation extent of SRGN GAGs. Western blot and co-immunoprecipitation analyses were performed to determine the expression and interaction of proteins of interest. Actin cytoskeleton organization was monitored by immunofluorescence staining.
結果:
NSCLC細胞によって発現されたSRGNは、主にコンドロイチン硫酸（CS）-GAG鎖と、より少ない範囲でヘパリン硫酸（HS）と接続された重度のグリコシル化形態で細胞外マトリックスに容易に分泌されます。CS-GAG部位は、腫瘍細胞表面CD44へのSRGNの結合のための構造モチーフとして機能し、細胞の移動を促進します。CS-GAG修飾を欠いたSRGNは、CD44との相互作用に失敗し、細胞移動を促進する能力を失っています。SRGN/CD44相互作用は、細胞遊走を促進し、Src媒介パキシリンリンリン酸化とパキシリン/FAK接着複合体の分解を介して焦点接着ターンオーバーを促進する。サポートでは、Src活性の枯渇またはCS-GAGsの除去は、SRGNが介在するSrc活性化および細胞遊走を効率的にブロックします。SRGNはまた、RAC1とCDC42の活性化を介して媒介される細胞骨格の再編成を誘導することにより細胞の遊走を促進し、それに伴ってラメリポディアと糸状体の形成が増加しました。
RESULTS: SRGN expressed by NSCLC cells is readily secreted to the extracellular matrix in a heavily glycosylated form attached with mainly chondroitin sulfate (CS)-GAG chains, and to a lesser extent with heparin sulfate (HS). The CS-GAG moiety serves as the structural motif for SRGN binding to tumor cell surface CD44 and promotes cell migration. SRGN devoid of CS-GAG modification fails to interact with CD44 and has lost the ability to promote cell migration. SRGN/CD44 interaction promotes focal adhesion turnover via Src-mediated paxillin phosphorylation and disassembly of paxillin/FAK adhesion complex, facilitating cell migration. In support, depletion of Src activity or removal of CS-GAGs efficiently blocks SRGN-mediated Src activation and cell migration. SRGN also promotes cell migration via inducing cytoskeleton reorganization mediated through RAC1 and CDC42 activation accompanied with increased lamellipodia and filopodia formation.
結論:
プロテオグリカンSRGNは、そのGAGモチーフとCD44との結合を介してNSCLC細胞の遊走を促進します。SRGNとCD44の相互作用は、Rho-ファミリーGTPaseを介した細胞骨格の再編成を誘導し、Srcを介した局所接着のターンオーバーを促進し、細胞の移動を促進する。これらの知見は、がん化経路のリガンドとして機能する腫瘍微小環境中の特定の糖鎖を標的とすることが、がん治療の可能性を示唆している。
CONCLUSIONS: Proteoglycan SRGN promotes NSCLC cell migration via the binding of its GAG motif to CD44. SRGN/CD44 interaction induces Rho-family GTPase-mediated cytoskeleton reorganization and facilitates Src-mediated focal adhesion turnover, leading to increased cell migration. These findings suggest that targeting specific glycans in tumor microenvironment that serve as ligands for oncogenic pathways may be a potential strategy for cancer therapy.