Strong fascin expression promotes metastasis independent of its F-actin bundling activity

Abstract

Proteine, welche die Dynamik des Zytoskeletts beeinflussen und dadurch die morphologische Wandlungsfähigkeit der Zelle regulieren, sind essenziell für die Bewegungsfähigkeit und somit auch für die Metastasierung von Tumorzellen. Das Aktin-bündelprotein Fascin zeigt in vielen Tumortypen eine erhöhte Expression, welche mit einer erhöhten Mortalität von Krebspatienten assoziiert ist . Auch wir fanden in unserer Patientengruppe mit hochmalignem Brustkrebs und in den hochmalignen Subzelllinien von MDA-MB-231 eine stark erhöhte Fascin-Expression (Hyperexpression) im Vergleich zur parentalen MDA-MB-231 Zelllinie. Um den genauen Effekt einer Fascin Hyperexpression auf die Metastasierung zu bestimmen, hyperexpremierten wir Fascin-WT sowie Fascin-Mutanten (dauerhaft aktive ABA S39A, dauerhaft inaktive ABA S39D) in parentalen MDA-MB-231 Zellen und analysierten die Metastasierung in immundefizienten Mäusen. Sowohl eine Fascin-WT-Hyperexpression als auch eine Hyperexpression beider Fascin-Mutanten führten zu einer stark gesteigerten Metastasierung. Hieraus schlossen wir, dass der metastasenfördernde Effekt einer Fascin-Hyperexpression unabhängig von Fascins Aktinbündelungsaktivität sein muss. In Zellversuchen konnten wir feststellen, dass alle Fascin-Hyperexpressionen zu einer gesteigerten Adhäsion der Zellen führten. In zellfreien in vitro Versuchen konnten wir aufzeigen, dass hohe Fascin Konzentrationen zu einer gesteigerten MT-Dynamik führt.

Proteins regulating cytoskeletal dynamics, are essential for the ability of a cell to move and thus also for its ability to metastasize. The actin bundling protein fascin is up-regulated in many tumor types and is associated with a poor clinical outcome . We also found a strongly increased fascin expression (hyperexpression) in our patient group with highly malignant breast cancer and in highly malignant subcell lines of MDA-MB-231, compared to the parental MDA-MB-231 cell line. To determine the effect of fascin hyperexpression on metas-tasis, we hyperexpressed fascin-WT and fascin mutants (consistently active S39A, consistently inactive actin bundeling activity S39D) in parental MDA-MB-231 and analyzed metastasis in immunodeficient mice. Fascin-WT hyperexpression and hyperexpression of both fascin-mutants led to an increased metastatic cell burden. This result indicates, that the metastasis-promoting effect of fascin-hyperexpression is independent of its actin bundling activity. Experiments showed that all types of fascin-hyperexpressions increased cellular adhesion. In cell-free in vitro experiments we revealed, that high concentrations of fascine lead to increased MT-dynamics.