Liprin-α1 in cancer cell adhesion machinery and tumor progression

The main purpose of my thesis was to study the function of the liprin-α1 protein in tumor cell progression in two different cancer types of epithelial origin, head and neck squamous cell carcinoma and breast cancer. Liprin-α1 is encoded by PPFIA1, which is located at the 11q13 region, frequently amplified in several cancers and associated to poor prognosis of the patients. Liprin-α1 is related to cell spreading, motility and invasion, and is involved in the regulation of focal adhesion signaling and disassembly. Due to the previous results showing controversy in the role of liprin-α1 in tumor migration and progression in epithelial cancer cells, the aim of my PhD project was to clarify the cellular functions of liprin-α1 in cancer progression. Interestingly, liprin-α1 localized to different adhesion and cytoskeletal structures depending on the invasiveness of the cells. In cell lines originating from primary tumors, liprin-α1 localized to adhesion rings of invadosomes. In metastatic cell lines, liprin-α1 had a significant impact on mesenchymal cancer cell invasion and the formation of outgrowths in three-dimensional collagen I and it was mostly located near the leading edge or at the lamellipodia together with adhesion proteins. This work showed that liprin-α1 contributes to cancer cell invasion by regulating intermediate filament vimentin, thereby contributing to cytoskeletal organization as well as to cellular structures related to adhesion in epithelial cancers. The findings from gene set enrichment analysis after liprin-α1 silencing, showed the importance of liprin-α1 in regulation of important cell signaling pathways in cancer. Most importantly, liprin-α1 knockdown led to upregulation of CD82 transmembrane protein, which is a well-known metastasis suppressor in several cancer types, and a correlation of high liprin-α1 and low CD82 expression on a tissue microarray of oral squamous cell carcinomas supported these results. To study the potential role of liprin-α1 as a drug response modulator due to its importance in regulating cancer cell invasive growth, a drug screen of 527 anticancer compounds was carried out in cells with liprin-α1 silencing. Interestingly, liprin-α1 sensitized cells to several inhibitors. Taken together, my thesis showed that liprin-α1 is an important player in epithelial cancer cell invasion and its effect in cancer progression and cell invasive growth is context and cell type-dependent. This study showed for the first time that liprin-α1 modulates vimentin and CD82. As liprin-α1 has an important role in cancer cell adhesion and invasion, it may be an indicator for several drugs which inhibit targets related to the metastatic growth of cancer cells.Väitöskirjatyöni tarkoituksena on ollut tutkia PPFIA1-geenin koodaaman proteiinin lipriini-α1:sen roolia pään ja kaulan alueen sekä rintasyövän kehityksessä. PPFIA1-geeni paikantuu 11q13-geenimonistuma-alueelle, joka on yleinen muutos useissa epiteelisyövissä, ja sen on todettu liittyvän usein potilaan huonoon ennusteeseen. Projektin tarkoituksena on ollut selvittää solutasolla kuinka lipriini-α1 proteiini vaikuttaa syöpäsolujen signalointiin ja onko sillä merkittävää roolia syöpäsolujen leviämisessä. Mielenkiintoista oli, että lipriini-α1 paikantui eri rakenteisiin riippuen syöpäsolun leviämiskyvystä. Primäärikasvaimesta eristetyissä syöpäsoluissa lipriini-α1 paikantui adheesiorenkaiksi kutsuttuihin invadosomirakenteisiin, kun taas liikkuvammissa soluissa lipriini-α1 paikantui solujen solukalvon taakse tai lähelle fokaaliadheesioita. Metastaattisissa eli liikkuvammissa soluissa lipriini-α1:sen hiljennys vähensi solujen leviämistä. Näin ollen lipriini-α1:sen vaikutus syöpäsolujen kehitykseen riippuu solujen jakautumis- ja leviämiskyvystä. Mielenkiintoista oli, että lipriini-α1:sen hiljennys johti välimuotoisten vimentiinifilamenttien tuoton lisääntymiseen. Geeniryhmien rikastumisanalyysi lipriini-α1 hiljennyksen jälkeen paljasti useita signalointireittejä, jotka ovat tärkeitä syöpäsolujen signaloinnissa. Lipriini-α1:sen hiljennys johti CD82-proteiinin lisääntyneeseen tuottoon, joka on tärkeä etäpesäkkeiden muodostumista ehkäisevä proteiini. Kielen syövän potilaista koostuvassa kudosnäyteanalyysissa havaitsimme merkittävän korrelaation korkean lipriini-α1:sen ja matalan CD82 ekspression välillä, mikä vahvistaa solulinjoilla saatuja tuloksia. Lopuksi tutkimme, mikä on lipriini-α1:sen vaikutus syöpälääkeaineiden vasteessa. Tärkeää oli, että lipriini α1:stä ilmentävät solut olivat sensitiivisiä useille lääkkeille. Väitöskirjani tulokset tuovat merkittävän määrän uutta tietoa lipriini-α1:sen roolista tuumorisolujen kehityksessä erilaisissa syöpätyypeissä, ja kuinka se liittyy adheesio- ja invadosomirakenteisiin. Yhteenvetona voidaan todeta, että PPFIA1, joka paikantuu 11q13 monistuma-alueelle ja tuottaa lipriini-α1-proteiinia, on tärkeä syöpäsolujen adheesiossa ja invaasiossa ja saattaa olla myös kiinnostava merkkiaine tietyn tyyppisille syöpälääkkeille