Unravelling the impact of Heparan Sulfate profiles in Receptor Tyrosine Kinase activation using gastric cancer as model

• Type: Thesis
• Date: 2024-10-28

Authors

Ana Raquel Oliveira Ribeiro (Author) FMUP

Thesis

Unravelling the impact of Heparan Sulfate profiles in Receptor Tyrosine Kinase activation using gastric cancer as model

Master's Degree

Dissertation

Scientific classification

FOS: Medical and Health sciences

Associated Institutions

i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde da Universidade do Porto

Other information

Resumo (PT): As alterações nos padrões de glicosilação celular têm surgido como uma característica comum durante a progressão tumoral. Os Proteoglicanos de Heparano Sulfato (HSPGs) são importantes glicoconjugados celulares que desempenham um papel crítico na manutenção da homeostasia celular, através de interações estabelecidas entre as suas cadeias de glicosaminoglicanos (GAG) e uma grande diversidade de ligandos biologicamente relevantes. No contexto tumoral, particularmente em cancro gástrico, as cadeias de Heparano Sulfato (HS) e as suas respetivas modificações estruturais têm sido implicadas na progressão da doença, embora os mecanismos subjacentes ao seu papel na biologia tumoral permaneçam desconhecidos. As interações estabelecidas entre as cadeias de HS e os ligandos modulam ativamente eventos de sinalização desencadeados pela ativação de Recetores do tipo Tirosina-Quinase (RTK), conferindo a este mecanismo, pouco explorado, uma relevância significativa na área da oncologia. Neste projeto, pretendeu-se desvendar as interações HS-RTKs à superfície das células de cancro gástrico. Recorrendo a modelos celulares geneticamente modificados que apresentam perfis de GAGs distintos, foi avaliada a expressão e ativação de RTKs biologicamente relevantes no cancro gástrico, em condições basais e na presença de estímulo por ligandos. A caracterização bioquímica destas interações moleculares foi também realizada através de ensaios de imunoprecipitação. Adicionalmente, a expressão de HS e dos proteoglicanos modificados com HS foi também validada em amostras clínicas de cancro gástrico por imunofluorescência dupla. Os resultados obtidos revelaram que o perfil de expressão de HS exibido pelas células de cancro gástrico tem impacto na ativação do Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR), um recetor previamente associado ao desenvolvimento e progressão de cancro gástrico. Adicionalmente, foi observada, por imunoprecipitação, a existência de complexos de sinalização que envolvem o Syndecan 4 (SDC4) e o EGFR ou o Mesenchymal-epithelial Transition Factor Receptor (c-Met) na superfície das células de cancro gástrico. Em resumo, este estudo demonstra que os HSPGs e as suas cadeias HS são intervenientes ativos na regulação da sinalização mediada por RTKs em cancro gástrico. Os resultados obtidos sustentam a compreensão mais profunda dos mecanismos através dos quais os HSPGs expressos de forma aberrante podem promover eventos oncogénicos. Adicionalmente, este estudo releva o potencial clínico da glicosilação, particularmente mediada por GAGs, como uma nova ferramenta para um diagnóstico precoce e abordagens de tratamento eficazes no cancro gástrico, salientando a necessidade de mais esforços de investigação para desvendar a interação GAG-RTK em contexto de cancro.

Abstract (EN): Changes in cellular glycosylation patterns have emerged as central feature of cancer progression. Heparan sulfate proteoglycans (HSPGs) are important cellular glycoconjugates that play a critical role in maintaining cellular homeostasis, through the interactions between glycosaminoglycan (GAG) chains and a myriad of biologically relevant ligands. In cancer, particularly in gastric carcinomas, heparan sulfate (HS) glycan chains, and their structural modifications have been implicated in disease onset and progression. However, the mechanisms behind HSPGs role in tumour biology remain poorly understood. The HS-ligand interactions support the functional role of HS chains in the modulation of key signalling events triggered by Receptor Tyrosine Kinase (RTK) activation, highlighting the relevance of this, still underexplored, mechanism in the oncology field. This project aimed to unravel the HS-RTK crosstalk on the surface of gastric cancer cells. We resorted to glycoengineered gastric cancer cell models displaying distinct GAG profiles and evaluated the expression and activation of gastric cancer-related RTKs, in the absence and presence of stimulatory ligands. Biochemical characterization of such molecular interactions was performed through immunoprecipitation assays. Additionally, the expression of HS and HS main carriers was validated in gastric cancer clinical samples by double immunofluorescence. The obtained results revealed that the HS expression profile displayed by gastric cancer cells impacts the activation of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR), an RTK previously associated with gastric cancer progression. Moreover, through co-immunoprecipitation strategy, we observed the possible existence of signalling complexes involving both Syndecan 4 (SDC4) and EGFR or Mesenchymal-epithelial Transition Factor Receptor (c-Met) on the surface of gastric cancer cells. Overall, this study provides evidence that HSPGs and their HS chains are active players in the regulation of RTK-mediated signalling in gastric cancer. Therefore, contributing to a deeper understanding of the mechanisms by which aberrantly expressed HSPGs may promote or sustain oncogenic events. Moreover, this study draws attention to the clinical potential of glycosylation, in particular GAGs, as a new relevant tool for early diagnosis and efficient treatment approaches in gastric cancer, highlighting the need for further research efforts to fully disclose GAG-RTK crosstalk in cancer setting.

Language: English

No. of pages: 95