Μελέτη της βιολογικής δράσης και του μηχανισμού μεταγωγής σήματος του αυξητικού παράγοντα HARP (Heparin Affin Regulatory Peptide) σε ενδοθηλιακά κύτταρα

Abstract

Heparin affin regulatory peptide (HARP) is an 18 kDa growth factor that has a high affinity for heparin. HARP is highly conserved among species and shares 50% homology with Midkine and RI-HBP. The above proteins constitute a relatively new family of growth factors with high affinity for heparin. HARP has been originally purified from perinatal rat brain as a molecule that induces neurite outgrowth. HARP is also expressed in uterus, cartilage and bone extracts. Several reports have established a strong correlation between HARP expression and tumour growth and angiogenesis. High levels of this protein were found in many human cancers and cell lines derived from human tumours. HARP has been reported to be mitogenic for different types of endothelial cells and angiogenic in vivo and in vitro. HARP exerts its biological activity through interactions with cell surface proteoglycans, such as N-syndecan, or binding to more specific cell surface receptors. Receptor-type protein tyrosine-phosphatase β/ζ (RPTPβ/ζ) and its secreted variant phosphacan, as well as ALK, have been recently reported to bind HARP and to be implicated in its signalling.HARP has been previously shown to activate both the MAPK and PI3K - Akt signalling axes. Inhibitors of Erk½ or PI3K inhibit DNA synthesis stimulated by HARP. Additionally, analysis of tyrosine phosphorylated proteins following HARP stimulation, revealed induction of Shc and Erk ½ phosphorylation. Nevertheless, the signals from specific receptors to PI3K or MAPK are not well documented. In the present work, we examined the effect of HARP on migration and tube formation on matrigel of HUVEC and investigated the signalling pathway induced by HARP. We report that HARP induces migration and differentiation of endothelial cells through binding to RPTPβ/ζ, leading to activation of Src, FAK, PI3K and Erk½. Sodium orthovanadate, chondroitin sulfate-C, PP1, wortmannin, LY294002 and U0126 inhibit HARP-mediated signalling and HARP-induced HUVEC migration and differentiation. In addition, RPTPβ/ζ suppression using siRNA technology, interrupts intracellular signals, as well as HUVEC migration and differentiation that are induced by HARP. These results establish the role of RPTPβ/ζ as a receptor of HARP in HUVEC and elucidate the HARP signalling pathway in endothelial cells.

Η Heparin affin regulatory peptide (HARP) είναι ένας αυξητικός παράγοντας με μοριακό βάρος 18 kDa, που έχει μεγάλη συγγένεια με την ηπαρίνη. Είναι συντηρημένη μεταξύ διαφόρων ειδών και παρουσιάζει 50% ομολογία με τη Midkine και την RI-HBP. Οι πρωτεΐνες αυτές συγκροτούν μια σχετικά νέα οικογένεια αυξητικών παραγόντων που έχουν συγγένεια με την ηπαρίνη. Η HARP απομονώθηκε για πρώτη φορά από τον εγκέφαλο νεογέννητου βοός ως ένα μόριο που μπορεί να επάγει την προέκταση των νευρικών κυττάρων. Επίσης, εκφράζεται στη μήτρα, στους χόνδρους και στα οστά. Αρκετές αναφορές αποδεικνύουν ότι υπάρχει μεγάλη συσχέτιση μεταξύ της έκφρασης της HARP και της ανάπτυξης καρκινικού όγκου και της αγγειογένεσης. Υψηλά επίπεδα της πρωτεΐνης έχουν ανιχνευθεί σε πολλούς καρκινικούς όγκους, αλλά και κυτταρικές σειρές που προέρχονται από διάφορους τύπους καρκίνου σε ανθρώπους. Η HARP αποτελεί μιτογόνο παράγοντα για διάφορους τύπους ενδοθηλιακών κυττάρων, ενώ μπορεί να επάγει την αγγειογένεση in vivo και in vitro. Ασκεί τη βιολογική της δράση μετά από αλληλεπίδραση με πρωτεογλυκάνες της επιφάνειας του κυττάρου, όπως η N-συνδεκάνη, ή μετά από δέσμευση σε πιο ειδικούς υποδοχείς. Η RPTPβ/ζ, η εκκρινόμενη μορφή της (φωσφακάνη), αλλά και η κινάση ALK, έχει αναφερθεί ότι μπορούν να δεσμεύουν τη HARP και να συμμετέχουν στη μεταγωγή του σήματός της. Παλαιότερες αναφορές έχουν δείξει ότι η HARP μπορεί να επάγει τις MAP-κινάσες και το μονοπάτι PI3K-Akt, ενώ αναστολείς των Erk½, ή της PI3K καταστέλλουν τη σύνθεση του DNA που επάγεται από τη HARP. Επιπλέον, η Shc και οι Erk ½ φωσφορυλιώνονται μετά από επώαση κυττάρων με HARP. Ωστόσο, τα ενδοκυτταρικά σήματα ειδικών υποδοχέων της HARP προς την PI3K ή τις MAPK δεν έχουν ακόμα χαρακτηριστεί ικανοποιητικά. Στην εργασία αυτή μελετήσαμε την επίδραση της HARP στη μετανάστευση κυττάρων HUVEC, στη δημιουργία αυλών σε υπόστρωμα matrigel, καθώς και το μονοπάτι μεταγωγής σήματος που ενεργοποιείται από τη HARP. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η HARP επάγει τη μετανάστευση και τη διαφοροποίηση των ενδοθηλιακών κυττάρων HUVEC μετά από δέσμευσή της στην RPTPβ/ζ. Η δέσμευση αυτή οδηγεί σε ενεργοποίηση της Src, της FAK, της PI3K και των Erk ½. Το ορθοβαναδικό νάτριο, η θειική χονδροϊτίνη-C, το ΡΡ1, η wortmannin, το LY294002 και το U0126 αναστέλλουν τη μεταγωγή σήματος της HARP, καθώς και την επαγωγή της μετανάστευσης και διαφοροποίησης των HUVEC. Επιπλέον, η μείωση της έκφρασης της RPTPβ/ζ με τη χρησιμοποίηση παρεμβαλλόμενου RNA παρεμποδίζει τα ενδοκυτταρικά σήματα, καθώς και την επαγωγή της μετανάστευσης και της διαφοροποίησης που επάγεται από τη HARP. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η RPTPβ/ζ αποτελεί υποδοχέα της HARP σε ενδοθηλιακά κύτταρα και αποσαφηνίζουν το μονοπάτι μεταγωγής σήματος της HARP στα κύτταρα αυτά.