Phosphoryliertes L-Plastin verstärkt die Tumorzellmetastasierung

Abstract

Die Migration und Metastasierung von Tumorzellen benötigt eine dynamische Reorganisation des Aktinzytoskeletts. L-Plastin, ursprünglich als Leukozyten-spezifisches Protein beschrieben, bündelt F-Aktin in einer, über die Ser5-Phosphorylierung, regulierten Reaktion. Interessanterweise wurde die Expression von L-Plastin auch für nicht-hämatopoetische, maligne Tumoren beschrieben. Jedoch waren die funktionellen Konsequenzen der L-Plastin Expression und Phosphorylierung in Tumoren in vivo unbekannt. Hier wurde die Funktion von L-Plastin in humanen Melanomzellen (MV3) und Prostatakarzinomzellen (PC3) untersucht. Zur Untersuchung des metastatischen Potentials der Zellen in Abhängigkeit von L-Plastin wurde ein Xenograft-Mausmodell etabliert, bei dem die Tumorzellen i.k. injiziert wurden. Die ektope Expression von L-Plastin in der L-Plastin negativen MV3 Zellen verursachte einen Anstieg der Metastasierung in vivo. Eine shRNA vermittelte Reduktion von endogenem L-Plastin, in L-Plastin positiven PC3 Zellen, führte zu einer reduzierten Metastasierung der Zellen in vivo. Zur Untersuchung des Einflusses der Phosphorylierung auf die Tumorzellmetastasierung wurde Wildtyp (LPL) oder mutiertes, nicht-phosphorylierbares (S5A LPL) L-Plastin in MV3 Zellen exprimiert. Dabei führte nur das phosphorylierbare, wildtypische Protein zu einer erhöhten Metastasierung der Tumorzellen in vivo. Die Phosphorylierung von L-Plastin verbesserte danach die einzelnen Schritte der Tumorzellmetastasierung wie die Extravasation und die Einnistung im Gewebe mit der Etablierung einer Metastase.

Tumor cell migration and metastasis require dynamic rearrangements of the actin cytoskeleton. L-plastin, originally described as a leukocyte specific protein, acts as an F-actin cross-linking protein regulated by its phosphorylation on Ser5. Interestingly, L-plastin was found to be aberrantly expressed in several non-hematopoietic malignant tumors. However, the functional consequences of L-plastin expression and phosphorylation in tumors in vivo were unknown. We investigated the function of L-plastin in human melanoma cells (MV3) and human prostate cancer cells (PC3). A xenograft mouse model was used to investigate the metastatic potential of the cells after i.c. injection. Ectopic expression of L-plastin in the L-plastin negative melanoma cell line MV3 caused an increase in metastasis in vivo. Vice versa, an shRNA mediated knock-down of endogenous L-plastin in the L-plastin positive PC3 cells led to reduced tumor cell metastasis in vivo. To investigate the effect of the phosphorylation state of L-plastin on tumor cell metastasis, wildtype L-plastin (LPL) or a mutated, non-phosphorylatable L-plastin protein (S5A LPL), were expressed in MV3 cells. Interestingly, only cells expressing the phosphorylatable L-plastin protein showed an enhanced metastatic activity as indicated by an increased number of tumors in the animals. These data show that the phosphorylation of L-plastin is critical for the enhanced metastatic activity of tumor cells in vivo, by supporting the extravasation of tumor cells and the establishment of a metastasis in a new place.