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Title: HMGA PROTEINS IN EPITHELIAL-MESENCHYMAL TRANSITION AND TUMOUR PROGRESSION
Other Titles: LE PROTEINE HMGA NELLA TRANSIZIONE EPITELIO-MESENCHIMALE E NELLA PROGRESSIONE TUMORALE
Authors: Pellarin, Ilenia
Supervisore/Tutore: Manfioletti, Guidalberto
Issue Date: 28-Apr-2014
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: High Mobility Group A (HMGA1a, HMGA1b and HMGA2) proteins are architectural nuclear factors, physiological expressed during embryonic development and re-expressed at high levels following neoplastic transformation, playing essential functions in both these processes thanks to their particular plasticity and consequently multifunctionality. HMGA are involved in a wide number of cellular processes, including Epithelial-Mesenchymal transition (EMT), a biologic developmental process characterized by the conversion of epithelial cells to motile mesenchymal ones, with increased capacity of migration and invasion. EMT plays a key role during the progression of different tumours, including breast cancer and also HMGA have been linked to these processes in the acquisition of tumourigenic features. Consequently taking advantage of different breast cancer cell lines to recreate an "EMT model" we have investigated the role of HMGA proteins in EMT and breast carcinoma. We have developed a cellular model, stable for the overexpression of HMGA1 using the human breast cancer cell line MCF7. We have explored different aspects of tumourigenesis, performing transwell migration and invasion assays, demonstrating that cells with high levels of HMGA1 migrate and invade at a higher and significant level in comparison to control cells. Moreover this data was also confirmed with the development of an inducible cell line for HMGA1 overexpression. Therefore we have examined the expression status of different genes, including several specific EMT markers at mRNA level with Real Time PCR, observing a pre-malignant change towards mesenchymal status. We have investigated the response after DNA damage induced by doxorubicin drug, by colony formation assay, demonstrating that HMGA1 overexpressing cells confer a survival advantage to the cells, being able to survive and form a significant higher number of colonies in respect to control cells. Therefore to study deeper the role of HMGA in EMT, we have developed other two cellular systems, a human cellular model of EMT in MDA-MB-468 human breast carcinoma cells treated with Epidermal Growth Factor (EGF) and the well known EMT model, elicited by Transforming Growth Factor-β (TGF-β) in murine mammary epithelial NMuMG cells, in which HMGA2 is functionally determinant. We have demonstrated by Real Time PCR of EMT markers, Western Blot analyses and immunofluorescence the effective reliability of these cellular models, confirmed also by a dramatic change in morphology of treated cells, towards a mesenchymal phenotype. Concluding we have interestingly observed that overexpression of HMGA1 could confer some tumourigenic features (i.e. migration, invasion) and survival advantage to the cells in the MCF7 model after a cellular DNA damage induction; therefore we have different suggestions that HMGA are involved in EMT in other different cellular models.
Le proteine HMGA (HMGA1a, HMGA1b e HMGA2), definite come fattori architetturali della cromatina, sono fisiologicamente espresse ad alti livelli nel corso dello sviluppo embrionale diminuendo gradualmente la loro espressione nel corso del differenziamento. Sono coinvolte, oltre all'aspetto fisiologico, anche in diverse condizioni patologiche, essendo ad esempio ri-espresse ad alti livelli nel corso della trasformazione neoplastica, esercitando funzioni essenziali grazie alla loro alta plasticità, alle peculiari caratteristiche biochimiche e conseguente multifunzionalità. Le proteine HMGA utilizzano diversi meccanismi per esercitare la loro funzione nell'acquisire capacità trasformanti, inclusa la transizione epitelio-mesenchimale. Questo processo biologico, primariamente identificato come fattore chiave dello sviluppo embrionale, è risultato di essere di fondamentale importanza anche nella trasformazione tumorale. Mediante questo meccanismo una cellula epiteliale, mediante molteplici cambiamenti genetici e biochimici acquisisce caratteristiche tipiche di uno "stato mesenchimale", caratterizzato ad esempio da un'aumentata capacità invasiva e migratoria. La transizione epitelio-mesenchimale esercita un ruolo chiave nel corso della progressione di diverse tipologie tumorali, incluso il cancro al seno, a cui in particolare anche le proteine HMGA sono state associate. L'obiettivo della Tesi è quindi quello di studiare il ruolo delle proteine HMGA nella transizione epitelio-mesenchimale e in particolare nel cancro al seno. A questo scopo abbiamo sviluppato diversi modelli cellulari di transizione epitelio-mesenchimale. Il primo modello ha previsto la creazione di un sistema stabile di over-espressione della proteina HMGA1 nella linea epiteliale di tumore al seno MCF7. Abbiamo analizzato diversi aspetti della tumorigenesi mediante saggi di migrazione ed invasione in transwell, dimostrando come alti livelli della proteina HMGA1 inducano un aumento di entrambi i processi rispetto ad una condizione di controllo. Inoltre i dati di migrazione sono stati confermati in un sistema inducibile per la over-espressione di HMGA1 nella stessa linea cellulare MCF7 e da saggi condotti in condizione di deplezione di HMGA1 attraverso strategie di silenziamento, dimostrando ulteriormente come la migrazione sia un fenomeno HMGA1 dipendente. Abbiamo inoltre esaminato lo stato di espressione di diversi geni, inclusi specifici marker di transizione epitelio-mesenchimale, mediante analisi di Real Time PCR, osservando un cambiamento verso una condizione di tipo pre-maligno e di parziale transizione ad uno stato mesenchimale. Inoltre è stata verificata la risposta al danno indotto da doxorubicina mediante saggio di colony formation, dimostrando come cellule over-esprimenti HMGA1 possiedano un vantaggio in termini di sopravvivenza e di numero di colonie formate, rispetto alle cellule di controllo. Per approfondire ulteriormente il ruolo esercitato dalle HMGA nella transizione epitelio-mesenchimale, sono stati sviluppati altri due modelli cellulari, uno nella linea epiteliale umana di cancro al seno MDA-MB-468 trattata con EGF (Epidermal Growth Factor), l'altro nella linea cellulare murina mammaria di tipo epiteliale NMuMG, trattata con TGF-β (Transforming Growth Factor-β), in cui l'azione di HMGA2 è stato dimostrato avere un ruolo determinante. Mediante analisi di Real Time PCR di marker di transizione epitelio-mesenchimale, di Western Blot e di immunofluorescenza abbiamo dimostrato l'effettiva solidità di questi modelli cellulari, confermato anche dal fatto che è possibile apprezzare un consistente cambio morfologico verso un fenotipo mesenchimale e una concomitante over-espressione delle proteine HMGA. Da questi modelli è stato quindi possibile evincere come le HMGA siano coinvolte nell'acquisizione di caratteristiche di tipo tumorale anche mediante processi di transizione epitelio-mesenchimale e come questi modelli siano utili al fine di semplificare network molecolari.
Ciclo di dottorato: XXV Ciclo
metadata.dc.subject.classification: SCUOLA DI DOTTORATO DI RICERCA IN BIOMEDICINA MOLECOLARE
Description: 2012/2013
Keywords: HMGA
CANCER
EMT
BREAST PROGRESSION
Language: en
Type: Doctoral Thesis
Settore scientifico-disciplinare: BIO/10 BIOCHIMICA
NBN: urn:nbn:it:units-12539
Appears in Collections:Scienze biologiche

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