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Manning, Joachim C. (2006): Comparative Cell Biological Analyses of Proto-Type Galectins in Colon Cancer. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Galectins are a family of endogenous sugar-binding receptors (lectins). They influence adhesion, growth and invasion in cancer. The clinical relevance of these prominent parameters prompts the question, whether expression profiles of galectins may correlate with distinct cell properties. Noteworthy in this respect, homodimeric proto-type galectins regulate e.g. neuroblastoma cell growth, and the expression of one of these galectins (galectin-7) is enhanced upon p53-induced apoptosis. These facts explain the given focus on the proto-type galectins-1, -2 and -7. As a key step towards answering the question posed above, establishment of genetically engineered variants of cell lines with ectopic expression of these lectins is required. Their availability will then allow to evaluate whether and to what extent these homologous galectins can contribute to the malignant phenotype in colon cancer. Therefore, galectin-specific cDNA was inserted into a vector (pcDNA3.1), which was then stably incorporated into the genome of cells of established colon carcinoma cell lines (HCT-15, DLD-1). This was verified by PCR analysis on genomic DNA. Systematic measurements on the levels of mRNA and protein ascertained gene activity and galectin synthesis. Their presence was identified on the cell surface as well as in cytoplasm and nucleus by fluorescence-activated cell sorting and immunocytochemical analysis, respectively. These results furnish first evidence on nuclear presence of galectins-2 and -7 in colon cancer cells. Morphological appearance and cell growth without or with chemotherapeuticals (oxaliplatin, irinotecan, SN-38) were not significantly influenced. Overall, the successfully generated clones with stable ectopic lectin expression are valuable tools for further examining the correlation between galectins and tumor biologically relevant parameters.

Abstract

Galectine stellen eine Familie endogener zuckerbindender Rezeptoren (Lectine) dar. In Tumoren beeinflussen sie u.a. Adhäsion, Invasivität und Wachstum. Aufgrund dieser für das klinische Verhalten von Tumoren wichtigen Funktionen stellt sich die Frage, ob Expressionsmuster von Galectinen zu bestimmten Zelleigenschaften in Beziehung stehen. Gentechnisch modifizierte Varianten von Zelllinien mit gezielter Hochregulation der Expression einzelner Galectine sind geeignete Modelle zur Beantwortung dieser Frage. Homodimere (proto-type) Galectine regulieren u.a. Wachstum beim Neuroblastom, und die Expression eines solchen Galectins (Galectin-7) wird bei p53-abhängiger Apoptose erhöht. Daher widmet sich diese Arbeit mit den Galectinen-1, -2 und -7 Vertretern dieser Gruppe. Ob und in welchem Umfang diese drei homologen Galectine zum malignen Phänotyp bei Darmtumoren beitragen können, kann mit Hilfe von stabil transfizierten Zellen untersucht werden. Ein für deren Herstellung gängiger Vektor (pcDNA3.1) wurde mit Galectin-spezifischer cDNA beladen und dann in das Genom von Zellen etablierter Darmkrebslinien (HCT-15, DLD-1) inkorporiert, was durch PCR Analyse genomischer DNA bestätigt wurde. Genexpression der Galectine wurde auf den Ebenen von mRNA und Protein nachgewiesen. Galectinpräsenz auf der Zelloberfläche sowie Vorkommen in Zytoplasma und Zellkern wurde durch Analyse nativer Zellen (FACS) und Immunozytochemie belegt. Diese Ergebnisse dokumentieren erstmalig die nukleäre Präsenz der Galectine-2 und -7 in Kolonkarzinomzellen. Morphologie, Zellwachstum und die Beeinflussung der Proliferation durch Chemotherapeutika (Oxaliplatin, Irinotecan, SN-38) wurden durch die Expression der Galectine nicht signifikant verändert. Zusammenfassend stellen die erfolgreich etablierten Klone mit stabiler ektopischer Galectinexpression wertvolle Werkzeuge dar, um weitere tumorbiologisch relevante Parameter mit der Präsenz dieser Galectine zu korrelieren.