Ukr.Biochem.J. 2020; Том 92, № 2, березень-квітень, c. 72-84

doi: https://doi.org/10.15407/ubj92.02.072

Агрегація тромбоцитів, проліферація ендотеліоцитів і міграція ракових клітин опосередковані Bβ1(15)-42 фрагментом фібриногену

21.12.2020   Uncategorized   No comments

Є. М. Стогній1, М. В. Рижикова1, А. В. Ребрієв1, М. Д. Кучма2,
Р. Ю. Марунич1, В. О. Чернишенко1*, В. А. Шаблій2, Н. М. Липова3,
О. Ю. Сломінський1, Л. В. Гарманчук4, Т. М. Платонова1, С. В. Комісаренко1

1Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, Україна;
2Інститут клітинної терапії, Київ, Україна;
3Університет Луїсвілла, США;
4ННЦ “Інститут біології та медицини”, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
*e-mail: bio.cherv@gmail.com

Отримано:  23 грудня 2019; Затверджено: 27 березня 2020

Молекула фібриногену містить численні ділянки зв’язування для різних типів клітинних рецепторів і виконує роль сполучної ланки між системою зсідання крові та клітинною адгезією. У цій статті описано отримання форми фібриногену, позбавлену фрагменту Bβ1-42 за допомогою спрямованого протеолізу, для вивчення ролі цієї послідовності у адгезивних властивостях тромбоцитів, ендотеліоцитів і ракових клітин. Фібриноген та фібрин, позбавлені Bβ1-42 та Bβ15-42 фрагментів відповідно (desβ1-42 фібриноген і desABβ15-42 фібрин), отримано за допомогою протеїнази з отрути Echis multisquamatis. Відщеплений фрагмент отримували за допомогою HPLC та ідентифікували з використанням MALDI-TOF. ADP- і колаген-індуковану агрегацію тромбоцитів за пристуності фібриногену desBβ1-42 вивчали за допомогою агрегометра. Проліферацію клітин аорти миші (MAEC) і клітин пуповинної вени людини (HUVEC) вивчали з використанням фібрину desABβ15-42 як матриці. Виживаність клітин MAEC оцінювали з використанням MTT-тесту. Для оцінки проліферативної активності HUVEC розраховували час подвоєння. Міграцію клітин раку легенів Н1299 вивчали за допомогою in vitro тесту подряпини. Пряме порівняння поведінки клітин за присутності нативної та частково гідролізованої форм показало порушення процесів клітинної адгезії за пристуності фібриногену desBβ1-42 та фібрину desBβ15-42. Ступінь агрегації тромбоцитів незначно знижувався за присутності фібриногену desBβ1-42, однак було виявлено дезагрегацію тромбоцитів на рівні 15-20%. Ми також виявили значне зниження інтенсивності поділу клітин HUVEC та інгібування виживаності клітин лінії MAEC вирощених на матриці з desABβ15-42 фібрину. Крім того, фібриноген desBβ1-42 модулював рухливість клітин лінії H1299 in vitro і знижував інтенсивність “заростання подряпини” до 20% порівняно з повнорозмірним фібриногеном. Показано, що фрагмент 1-42 BβN-домену молекули фібриногену не є необхідним для агрегації тромбоцитів, однак вносить вклад у формування фібриново-тромбоцитарного тромбу на пізніших стадіях. У той же час, цей фрагмент може бути важливим­ для забезпечення міцних міжклітинних контактів та виживаності ендотеліоцитів. Також  амінокислотна послідовність 1-42 BβN-домену підтримує міграцію ракових клітин, що дозволяє розглядати взаємодії з фібриногеном як потенційну мішень протиракової терапії. Фрагмент Bβ1-42 молекули фібриногену вносить вклад у ефективність міжклітинних взаємодій різних типів клітин, включаючи тромбоцити, ендотеліоцити і ракові клітини.

Ключові слова: , , , , ,

Посилання:

  1. Medved L, Weisel JW. Recommendations for nomenclature on fibrinogen and fibrin. J Thromb Haemost. 2009; 7(2): 355-359. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Fuss C, Palmaz JC, Sprague EA. Fibrinogen: structure, function, and surface interactions. J Vasc Interv Radiol. 2001; 12(6): 677-682. PubMed, CrossRef
  3. Weisel JW, Litvinov RI. Fibrin formation, structure and properties. Subcell Biochem. 2017; 82: 405-456.
    PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Remjin JA, Ijsseldijk MJV, De Groot PG. Role of the fibrinogen γ-chain sequence γ316-322 in platelet-mediated clot retraction. J Thromb Haemost. 2003; 1(10): 2245-2246. PubMed, CrossRef
  5. Hantgan RR, Stahle MC, Lord ST. Dynamic regulation of fibrinogen: integrin αIIbβ3 binding. Biochemistry. 2010; 49(43): 9217-9225. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Chen CS, Chou S-H, Thiagarajan P. Fibrin(ogen) peptide Bβ 15-42 inhibits platelet aggregation and fibrinogen binding to activated platelets. Biochemistry. 1988; 27(16): 6121-6126. PubMed, CrossRef
  7. Adelman B, Gennings C, Strony J, Hanners E. Synergistic inhibition of platelet aggregation by fibrinogen-related peptides. Circ Res. 1990; 67(4): 941-947. PubMed, CrossRef
  8. Hamaguchi M, Bunce LA, Sporn LA, Francis CW. Spreading of platelets on fibrin mediated by the amino terminus of the β chain including peptide β 15-42. Blood. 1993; 81(9): 2348-2356. PubMed, CrossRef
  9. Bach TL, Barsigian C, Yaen CH, Martinez J. Endothelial cell VE-cadherin functions as a receptor for the beta15-42 sequence of fibrin. J Biol Chem. 1998; 273(46): 30719-30728. PubMed, CrossRef
  10. Martinez J, Ferber A, Bach TL, Yaen CH. Interaction of fibrin with VE-cadherin. Ann N Y Acad Sci. 2001; 936: 386-405. PubMed, CrossRef
  11. Yakovlev S, Medved L. Interaction of fibrin(ogen) with endothelial cell receptor VE-Cadherin: localization of the fibrin-binding site within the third extracellular VE-cadherin domain. Biochemistry. 2009; 48(23): 5171-5179. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Yakovlev S, Gao Y, Cao C, Chen L, Strickland DK, Zhang L, Medved L. Interaction of fibrin with VE-cadherin and anti-inflammatory effect of fibrin-derived fragments. J Thromb Haemost. 2011; 9(9): 1847-1855. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Yakovlev S, Mikhailenko I, Cao C, Zhang L, Strickland DK, Medved L. Identification of VLDLR as a Novel Endothelial Cell Receptor for Fibrin That Modulates Fibrin-Dependent Transendothelial Migration of Leukocytes. Blood. 2012; 119(2): 637-644. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Yakovlev S, Medved L. Interaction of fibrin with the very low density lipoprotein receptor: further characterization and localization of the fibrin-binding site. Biochemistry. 2015; 54(30): 4751-4761. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Garnacho C, Serrano D, Muro S. A fibrinogen-derived peptide provides intercellular adhesion molecule-1-specific targeting and intraendothelial transport of polymer nanocarriers in human cell cultures and mice. J Pharmacol Exp Ther. 2012; 340(3): 638-647. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Duperray A, Languino LR, Plescia J, McDowall A, Hogg N, Craig AG, Berendt AR, Altieri DC. Molecular identification of a novel fibrinogen binding site on the first domain of ICAM-1 regulating leukocyte-endothelium bridging. J Biol Chem. 1997; 272(1): 435-441. PubMed, CrossRef
  17. Simpson-Haidaris PJ, Rybarczyk B. Tumors and fibrinogen. The role of fibrinogen as an extracellular matrix protein. Ann N Y Acad Sci. 2001; 936: 406-425. PubMed
  18. Roche Y, Pasquier D, Rambeaud JJ, Seigneurin D, Duperray A. Fibrinogen mediates bladder cancer cell migration in an ICAM-1-dependent pathway. Thromb Haemost. 2003; 89(6): 1089-1097. PubMed, CrossRef
  19. Lin Y-C, Shun C-T, Wu M-S, Chen C-C. A novel anticancer effect of thalidomide: Inhibition of intercellular adhesion molecule-1 mediated cell invasion and metastasis through suppression of nuclear factor-KB. Clin Cancer Res. 2006; 12(23): 7165-7173. PubMed, CrossRef
  20. Bonan S, Albrengues J, Grasset E, Kuzet S-E, Nottet N, Bourget I, Bertero T, Mari B, Meneguzzi G, Gaggioli C. Membrane-bound ICAM-1 contributes to the onset of proinvasive tumor stroma by controlling acto-myosin contractility in carcinoma-associated fibroblasts. Oncotarget. 2017; 8(1): 1304-1320. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Belitser VA, Varetska TV, Manjakov VPh. On the model for the fibrinogen molecule. Consecutive stages of fibrin polymerization. Thromb Res. 1973; 2(6): 567-577. CrossRef
  22. Solov’ev DA, Ugarova TP. Isolation and Characteristics of Alpha-Specific Thrombin-Like Enzymes From Venoms of the Common Pit Viper (Agkistrodon Halys Halys) and the Eastern Pit Viper (The Central Asian Subspecies Agkistrodon Halys Blomhoffii). Biokhimiia. 1993; 58(8): 1221-1233. (In Russian). PubMed
  23. Chernyshenko V, Shteinberg K, Lugovska N, Ryzhykova M, Platonova T, Korolova D, Lugovskoy E. Preparation of highly-concentrated autologous platelet-rich plasma for biomedical use. Ukr Biochem J. 2019; 91(2): 19-27. CrossRef
  24. Laemmli UK. Cleavage of structural proteins during the assembly of the Head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259): 680-685. PubMed, CrossRef
  25. Chernyshenko VO. Limited proteolysis of fibrinogen by fibrinogenase from Echis multisquamatis venom. Protein J. 2015; 34(2): 103-104. PubMed, CrossRef
  26. Gershkovich AA, Kibirev VK. Chromogenic and fluorogenic peptide substrates of proteolytic enzymes. Bioorg Khim. 1988; 14(11): 1461-1488. (In Russian). PubMed
  27. Chapman JR, Ed., Mass Spectrometry of Proteins and Peptides. Humana Press. Totowa, New Jersey. 2000, 538 p.
  28. Cattaneo M, Cerletti C, Harrison P, Hayward CP, Kenny D, Nugent D, Nurden P, Rao AK, Schmaier AH, Watson SP, Lussana F, Pugliano MT, Michelson AD. Recommendations for the standardization of light transmission aggregometry: A consensus of the working party from the Platelet Physiology Subcommittee of SSC/ISTH. J Thromb Haemost. 2013; 11(6): 1183-1189. PubMed, CrossRef
  29. Gao W, Chen SR, Wu MY, Gao K, Li YL, Wang HY, Li CY, Li H. Methylprednisolone exerts neuroprotective effects by regulating autophagy and apoptosis. Neural Regen Res. 2016; 11(5): 823-828. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  30. Liang C, Park A, Guan J. In vitro scratch assay: a convenient and inexpensive method for analysis of cell migration in vitro. Nat Protoc. 2007; 2(2): 329-333. PubMed, CrossRef
  31. Mouritzen VM, Jenssen H. Optimized scratch assay for in vitro testing of cell migration with an automated optical camera. J Vis Exp. 2018;(138): e57691. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Chernyshenko V, Platonova T, Makogonenko Y, Rebriev A, Mikhalovska L, Chernyshenko T, Komisarenko S. Fibrin(ogen)olytic and platelet modulating activity of a novel protease from the Echis multisquamatis snake venom. Biochimie. 2014; 105: 76-83. PubMed, CrossRef
  33. Chernyshenko VO, Myasnikova MP, Platonova TM, Lougovskoi EV, Makogonenko EM. Purification and biochemical characterisation of fibrinogenase from Echis multisquamatis venom. Biotechnology. 2010; 3(1): 27-34. (In Ukranian).
  34. Zhou L, Schmaier AH. Platelet aggregation testing in platelet-rich plasma description of procedures with the aim to develop standards in the field. Am J Clin Pathol. 2005; 123(2): 172-183. PubMed, CrossRef
  35. Bryckaert M, Rosa J-P, Denis CV, Lenting PJ. Of von Willebrand factor and platelets. Cell Mol Life Sci. 2015; 72(2): 307-326. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  36. Brown AC, Barker TH. Fibrin-based biomaterials: Modulation of macroscopic properties through rational design at the molecular level. Acta Biomater. 2014; 10(4): 1502-1514. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  37. Kwaan HC, Lindholm PF. Fibrin and fibrinolysis in cancer. Semin Thromb Hemost. 2019; 45(4): 413-422. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  38. Moen JL, Gorkun OV, Weisel JW, Lord ST. Recombinant BbetaArg14His fibrinogen implies participation of N‐terminus of Bbeta chain in desAA fibrin polymerisation. Blood. 2003. 102(7): 2466-2471. PubMed, CrossRef
  39. Soya K, Terasawa F, Okumura N. Fibrinopeptide A release is necessary for effective B:b interactions in polymerisation of variant fibrinogens with impaired A:a interactions. Thromb Haemost. 2013; 109(2): 221-228. PubMed, CrossRef
  40. Lugovskoi EV, Makogonenko EM, Chudnovets VS, Derzskaya SG, Gogolinsikaja GK, Kolesnikova IN, Bukhanevich AM, Komisarenko SV. The study of fibrin polymerisation with monoclonal antibodies. Biomed Sci. 1991; 2: 249-296.
  41. Morris TA, Marsh JJ, Fagnani R, Hagan M, Moser KM. Degree of polymer organization decreases the binding of a monoclonal antibody raised against the beta-chain amino terminus of fibrin. Thromb Haemost. 1997; 77(4): 704-709. PubMed, CrossRef
  42. Lugovskoy EV, Gritsenko PG, Kapustianenko LG, Kolesnikova IN, Chernishov VI, Komisarenko SV. Functional role of Bβ-chain N-terminal fragment in the fibrin polymerization process. FEBS J. 2007; 274(17): 4540-4549. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  43. Doolittle RF, Pandi L. Probing the beta-chain hole of fibrinogen with synthetic peptides that differ at their amino termini. Biochemistry. 2007; 46(35): 10033-10038. PubMed, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.