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Raf-1 and B-Raf in vascular development and tumor angiogenesis
Reiner Wimmer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Manuela Baccarini
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30340.63072.370759-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Angiogenese wird durch Endothelzellen induziert und ist notwendig für die Entstehung neuer Blutgefäße. Dafür wird die komplexe Koordination von multiplen biologischen Prozessen erfordert: Endothelzell Proliferation, kollektive Zellmigration, Zell-Zell Kommunikation und die Formung eines Lumens. Die korrekte Anordnung eines Vaskulären Netzwerkes ist für einen gesunden Organismus notwendig, da eine Dysfunktion zu einer Vielfalt von Krankheiten führt. Das Verstehen der molekularen Maschinerie welche die Angiogenese kontrolliert wird neue therapeutische Behandlungen für viele menschliche Krankheiten, wie Entzündungskrankheiten oder Krebs ermöglichen. Wir identifizieren Raf-1 als eine essentielle Komponente der molekularen „Sprouting“ Maschinerie. Die Deletion von Raf-1 beeinträchtigt die Endothelzell Kohäsion, das “Sprouting” und die Angiogenese in vivo, was zu einer verminderten Vaskularisierung der Retina (Entwicklungsangiogenese) als auch zu einer reduzierten Tumor Vaskularisierung und Wachstum führt (pathologische Angiogenese). Mechanistisch wird Raf-1 durch das kleine G Protein Rap1 zu VE-Cadherin Komplexen rekrutiert. Dort wird es für die Assoziation des Rho Effektor Rok-α an entstehenden Zell-Zell Kontakten benötigt. Diese Raf-1 vermittelte Feinregulierung von Rok-α ermöglicht die Aktivierung von Myosin an Zell-Zell Kontakten und die zeitgemäße Reifung von Zell-Zell Adhäsionen um die Zell Kohäsion während der „Sprouting“ Angiogenese aufrechtzuerhalten. Im Gegenzug dazu führt die Ablation von B-Raf im Endothelzell/Hämatopoetischem Zellkompartment zu einem vermehrten Wachstum von Tumoren. Wir finden weniger nekrotisches Gewebe dass mit einer geringeren intratumoralen vaskulären Permeabilität korreliert. Die Barriere Funktion von B-Raf KO Endothelzellen wird nicht durch VEGF abgeschwächt, was dafür spricht dass B-Raf für VEGF induzierte Permeabilität benötigt wird. Wir nehmen an dass die Ablation von B-Raf zu einer Blutgefäß Normalisierung führt durch Umkehrung der Hyper-Permeabilität welche typisch für Tumor-assoziierte Gefäße ist. Das würde zu einer erhöhten Funktionalität der Blutgefäße führen und zu einem beschleunigten Tumorwachstum.
Die Ablation von 3 Raf Allelen in Endothelzellen (3AD = B-Raf f/f;Raf-1 f/+ or B-Raf f/+;Raf-1 f/f) führt zum frühen postnatalen Tod der Tiere aufgrund eines Respiratorischen Defektes. Die Lungen der Mäuse sind mit Blut gefüllt und eine Ruptur der pulmonalen Blutgefäße konnte festgestellt werden. In vitro zeigen Endothelzellen von 3AD Mäusen eine reduzierte Resistenz gegenüber angelegtem Scherstress, dass sich durch Desintegration von VE-Cadherin vermittelten Zell-Zell Adhäsionen offenlegt. Die induzierte Deletion von B-Raf und Raf-1 im vaskulären/hämatopoetischen System blockiert fast komplett die Einwanderung neuer Blutgefässe in den Matrigel Plug. Wir schliessen daraus dass die gleichzeitige Inhibition von Raf-1 und B-Raf am effektivsten das Wachstum von Blutgefässen hemmt aber die vaskuläre Homöostase beinträchtigt.
Abstract
(Englisch)
Angiogenesis is initiated by endothelial cells and indispensable for the development of new blood vessels. It requires the complex coordination of multiple biological processes: endothelial cell proliferation, collective cell migration, cell-to-cell communication and lumen formation. The correct alignment of the vascular networks is a requirement for a healthy organism since dysfunction leads to a variety of disorders. Understanding the molecular machinery controlling angiogenesis will give rise to novel therapeutic treatments for many human diseases such as inflammatory disorders or cancer. Here we identify Raf-1 as an essential component of the molecular sprouting machinery. Raf-1 dele tion impairs endothelial cell cohesion, sprouting and in vivo angiogenesis, leading to a decreased vascularization of the retina (developmental angiogenesis) and reduced tumor angiogenesis and growth (pathological angiogenesis). Mechanistically, Raf-1 is recruited to VE-Cadherin complexes by the small G Protein Rap1, and is required for the association of the Rho effector Rok-α with nascent adherens junctions (AJ). This Raf-1-mediated fine tuning of Rok-α signaling allows the activation of junctional myosin and the timely maturation of AJ essential for maintaining cell cohesion during sprouting angiogenesis. In contrast, B-Raf ablation in the endothelial/hematopoietic cell compartment increases tumor xenograft growth. We find decreased necrotic areas correlating with lower levels of intratumoral vascular permeability. The barrier function of B-Raf KO endothelial cells is not weakened by VEGF treatment, suggesting that B-Raf is needed to control VEGF-induced vascular permeability. We suggest that B-Raf ablation results in vessel “normalization” by reversing the hyper-permeability typical of tumor-associated vessels; this would increase the functionality of the vasculature and accelerate tumor growth.
Finally, ablation of 3 Raf alleles in endothelial cells (3AD = B-Raf f/f;Raf-1 f/+ or B-Raf f/+;Raf-1 f/f) leads to early postnatal death of the animals because of a respiratory defect. The lungs of these animals are filled with blood and rupture of pulmonary blood vessels could be observed. In vitro, endothelial cells from 3AD mice show reduced resistance to applied shear stress characterized by disintegration of VE-Cadherin mediated junctions. The induced deletion of B-Raf and Raf-1 in the vascular/haematopoietic compartment almost completely abrogates blood vessel invasion in the Matrigel plug assay. We conclude that simultaneous targeting Raf-1 and B-Raf most effectively inhibits blood vessel growth but affects vascular homeostasis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Angiogenese Raf proteine zelluläre Signaltransduktion Endothelzellen
Autor*innen
Reiner Wimmer
Haupttitel (Englisch)
Raf-1 and B-Raf in vascular development and tumor angiogenesis
Paralleltitel (Deutsch)
Raf-1 und B-Raf in vaskulärer Entwicklung und Tumor Angiogenese
Paralleltitel (Englisch)
Raf-1 and B-Raf in vascular development and tumor angiogenesis
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
121
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Reinhard Fässler ,
Ellen Van Obberghen-Schilling
AC Nummer
AC08950753
Utheses ID
15704
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |