EMILIN1 role in tumor growth after enzymatic degradation

EMILIN1 è una glicoproteina della matrice extracellulare coinvolta in molti processi cellulari. Nella sua interezza è in grado di governare processi di elastogenesi dei tessuti e ha un ruolo importante nella regolazione della struttura dei vasi linfatici. Inoltre, è una proteina multi dominio, e, grazie ai suoi diversi domini funzionali, regola numerosi altri processi. Ad esempio, EMILIN1 regola l’omeostasi della pressione sanguigna tramite il suo dominio N-terminale, chiamato EMI domain; la regolazione dell’adesione e della proliferazione cellulare, invece, avviene tramite l’interazione tra il suo dominio C-terminale, chiamato gC1q, e l’integrina α4β1. L’effetto dell’interazione del dominio gC1q con l’integrina α4β1 è del tutto peculiare. Generalmente l’interazione delle molecole della matrice extracellulare con i recettori integrinici determina un aumento della proliferazione piuttosto una diminuizione come nel caso dell’interazione gC1q l’integrina α4β1. Studi condotti su topi EMILIN1-/- in cui non è possibile l’interazione gC1q-integrina α4β1, hanno messo in evidenza l’attivazione del pathway delle MAP chinasi, che induce un aumento della proliferazione cellulare. Dati precedentemente pubblicati nel nostro laboratorio hanno dimostrato che nel microambiente tumorale EMILIN1 viene degradata dalla elastasi rilasciata dai neutrofili, perdendo così le sue proprietà funzionali. Altri autori hanno ipotizzato, mediante l’uso di un approccio proteomico, che EMILIN1 può essere un substrato di alcune metalloproteasi, in particolare le metalloproteasi 3, 9 e 14. Nel presente lavoro si dimostra che queste tre metalloproteasi non sono in grado di svolgere un’ azione proteolitica rilevante. Tra queste tre metalloproteasi, infatti, soltanto la metalloproteasi 14 sembra esercitare un’azione proteolitica, anche se minima, su EMILIN1. Questa attività proteolitica comunque non è paragonabile a quella esercitata dall’elastasi neutrofila, ed inoltre, cosa ancora più importante, le proprietà funzionali di EMILIN1 non vengono compromesse dopo il trattamento della proteina con la metalloproteasi 14, come è stato dimostrato mediante saggi di adesione e proliferazione cellulare. Al contrario, il trattamento con l’elastasi neutrofila determina la perdita delle proprietà regolatorie di EMILIN1, causando una diminuzione dell’adesione ed un aumento della proliferazione cellulare e suggerendo che la degradazione avviene nel dominio gC1q. Tra gli enzimi testati, infatti, solo l’elastasi neutrofila è in grado di degradare e, quindi, compromettere le funzioni regolatorie del dominio funzionale gC1q. E’ nata, quindi, l’esigenza di identificare il sito/i di taglio dell’elastasi neutrofila sul dominio funzionale gC1, per poi, costruire un mutante resistente all’azione proteolitica dell’elastasi neutrofila. Consultando vari database riportanti i siti di taglio predetti sperimentalmente dell’elastasi neutrofila e mediante un approccio di mutagenesi sito-specifica, abbiamo creato vari mutanti. Tra questi un mutante che presentava la sostituzione dell’aminoacido arginina con l’aminoacido triptofano, il mutante R914W, si è dimostrato resistente all’azione proteolitica dell’elastasi neutrofila. Saggi funzionali di adesione e proliferazione hanno confermato la capacità, da parte di questo mutante, di preservare le sue proprietà regolatorie.