Defining functional domains within GPNMB important for breast cancer cell invasion

• Main Author: MacDonald, Patricia
• Other Authors: Peter Siegel (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Biology - Microbiology
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=96829

Glycoprotein non-metastatic melanoma protein B (GPNMB)/Osteoactivin (OA) is a transmembrane protein that is commonly expressed in basal/triple-negative breast cancer. Our group discovered that GPNMB/OA is sufficient to enhance the migration and invasion of weakly metastatic murine breast cancer cells in vitro, and promotes the formation of bone and lung metastases in vivo. In this study, we sought to fully characterize the pro-invasive role of GPNMB/OA in human breast cancer cells by defining those motifs/domains within GPNMB/OA that are required to promote breast cancer cell invasion. In addition, we have sought the identity of putative GPNMB/OA interacting proteins that may be involved in promoting GPNMB/OA-mediated effects on breast cancer cell invasion and metastasis. To accomplish this, a panel of GPNMB/OA mutants were generated and expressed in the GPNMB/OA null BT-549 and MDA-MB-453 human breast cancer cells and subjected to in vitro invasion assays characterization. A candidate approach based on previous literature reports was used to facilitate the identification of GPNMB/OA protein binding partners in addition to attempting mass spectrometry analysis. Finally, a transgenic mouse model was created that expresses human GPNMB/OA under the control of the Mouse Mammary Tumor Virus (MMTV) promoter to further explore the role of GPNMB/OA on mammary gland development and tumorigenesis in vivo. Our results indicate that human GPNMB/OA is sufficient to induce enhanced invasion of BT549 breast cancer cells in vitro, which requires both the cytoplasmic tail and RGD recognition motif. Characterization of the MMTV-GPNMB/OA transgenic mice revealed that GPNMB/OA does not negatively affect normal mammary duct development in virgin females and no mammary tumors have developed to date. We conclude that GPNMB/OA is indeed capable of inducing invasion of breast cancer cells in vitro, which may require the participation of integrins and/or the residues/motifs within the cytoplasmic tail responsible for recruiting signalling molecules to this region of GPNMB/OA. === Glycoprotein non-metastatic melanoma protein B (GPNMB), aussi connu sous le nom de Ostéoactivine (OA), est une protéine transmembranaire fréquemment exprimée dans les tumeurs mammaires appartement au sous-type triple négatif. Notre groupe a mis en évidence que l'expression de GPNMB/OA est suffisante pour accroître, in vitro, les capacités migratoires et invasives associées aux cellules murines de cancer du sein faiblement métastatiques. In vivo, l'expression de GPNMB/OA est caractérisée par une augmentation de la formation des métastases osseuses et pulmonaires. Dans cette étude, nous avons cherché à caractériser le rôle pro-invasif associé à l'expression de GPNMB/OA dans les cellules humaines de cancer du sein en identifiant les domaines ou motifs de GPNMB/OA impliqués dans le phénotype invasif des cellules de cancer du sein. D'une part, nous avons entrepris l'identification de protéines interagissant avec GPNMB/OA et qui pourraient participer aux phénotypes associés à l'expression de GPNMB/OA. Pour ce faire, nous avons généré une série de mutants pour la protéine GPNMB et nous les avons exprimées dans les lignées cellulaires BT-549 et MDA-MB-453, qui n'exprime normalement pas GPNMB/OA, que nous avons par la suite soumis à des essais d'invasion in vitro. D'autre part, une étude de la littérature scientifique, associée à une analyse par spectrométrie de masse, ont été utilisées pour identifier les protéines partenaires potentielles de GPNMB/OA. Finalement, nous avons généré une lignée de souris transgénique qui exprime la forme humaine de GPNMB/OA sous le contrôle du promoteur Mouse Mammary Tumor Virus (MMTV). Ce modèle murin a été utilisé pour étudier le rôle de GPNMB/OA sur le développement de la glande mammaire et sur la tumorigenèse in vivo. Ainsi, ces travaux ont démontré que la forme humaine de GPNMB/OA est suffisante pour induire une augmentation des propriétés invasives des cellules BT549 et que ce phénotype requiert à la fois la région cytoplasmique et le motif RGD de la protéine GPNMB/OA. La caractérisation, des souris transgéniques MMTV-GPNMB/OA a révélé, pour sa part, que GPNMB/OA n'interfère pas avec le développement normal des glandes mammaires chez les femelles vierges et aucune tumeur n'a été détectée à ce jour. L'ensemble de nos données démontre que GPNMB/OA est capable d'induire les propriétés invasives associées aux cellules de cancer du sein, et que ce phénotype requiert l'interaction du motif RGD de la protéine GPNMB avec les intégrines et/ou des résidus ou motifs présents dans la partie cytoplasmique de GPNMB/OA et qui pourraient induire le recrutement de molécule de signalisation dans cette région de GPNMB/OA.