Formin proteins in normal tissues and cancer - Gardberg, Maria (Annales Universitatis Turkuensis D 1161, 2015)
The actin cytoskeleton is a dynamic structure that determines cell shape. Actin turnover is mandatory for migration in normal and malignant cells. In epithelial cancers invasion is frequently accompanied by epithelial to mesenchymal transition (EMT). In EMT, cancer cells acquire a migratory phenotype through transcriptional reprogramming. EMT requires substantial re-organization of actin. During the past decade, new actin regulating proteins have been discovered. Among these are members of the formin family. To study formin expression in tissues and cells, antibodies for detection of formin proteins FMNL1 (Formin-like protein 1), FMNL2 (Formin-like protein 2) and FHOD1 (Formin homology 2 domain containing protein 1) were used. The expression of formins was characterized in normal tissues and selected cancers using immunohistochemistry. The functional roles of formins were studied in cancer cell lines. We found that FMNL2 is widely expressed. It is a filopodial component in cultured melanoma cells. In clinical melanoma, FMNL2 expression has prognostic significance. FHOD1 is a formin expressed in mesenchymal cell types. FHOD1 expression is increased in oral squamous cell carcinoma (SCC) EMT. Importantly, FHOD1 participates in invasion of cultured oral SCC cells. FMNL1 expression is low in normal epithelia, but high in leukocytes and smooth muscle cells. Expression of FMNL1 can be found in carcinoma; we detected FMNL1 expressing cells in basal type of breast cancer. Our results indicate that formins are differentially expressed in normal tissues and that their expression may shift in cancer. Functionally FMNL2 and FHOD1 participate in processes related to cancer progression. Studying formins is increasingly important since they are potential drug targets.

Formiinit terveissä kudoksissa ja syövässä Solujen aktiinitukiranka on dynaaminen rakenne, joka määrää solujen muodon. Solujen liikkuminen ja syöpäsolujen invaasio edellyttää huomattavaa aktiinitukirangan muokkausta. Epiteeliperäisten syöpäsolujen invaasiokykyyn liittyy monesti epiteeli-mesenkymaalinen transitio (EMT). EMT on käsitteenä tunnettu yksilön kehitysbiologiasta, jossa se on välttämätön kehon osien ja kudosten muovautumisessa. Kehityksellistä prosessia muistuttavalla tavalla syöpäsolujen EMT:ssa transkriptio muuttuu, minkä seurauksena syöpäsolut irtoavat ympäristöstään, muuttuvat pitkänomaisiksi ja tehokkaasti liikkuviksi. Muutokset edellyttävät tehokasta aktiinisäikeiden muokkausta. Yksi aktiinitukirankaa muokkaavien proteiinien perheitä ovat formiinit. Ne ovat viimeisen vuosikymmenen aikana olleet aktiivisen tutkimuksen kohteena. Formiinien keskeinen toiminto on aktiinisäikeiden muodostaminen. Tutkiaksemme formiinien ilmentymistä kudoksissa, varmistimme kolmen formiinin vasta-aineen luotettavan toimivuuden. Vasta-aineet oli valmistettu formiinien FMNL1 (Formin-like protein 1), FMNL2 (Formin-like protein 2) ja FHOD1 (Formin homology 2 domain containing protein 1) immunohistokemialliseen tunnistamiseen. Näiden vasta-aineiden avulla kartoitimme formiinien ilmentymisprofiilit normaaleissa kudoksissa, ja jatkoimme tutkimalla niiden ilmentymistä syöpäkudoksissa ja funktiota viljellyissä syöpäsoluissa. Osoitimme että FMNL2 ilmentyminen on laajaa normaalikudoksissa. FMNL2 paikantuu solukalvon ulokkeisiin viljellyissä melanoomasoluissa, ja sillä on ennusteellinen merkitys kliinisessä melanoomassa. FHOD1 puolestaan ilmentyy mesenkymaalisissa kudoskomponenteissa. FHOD1 ilmentyminen nousee suun levyepiteelikarsinooman EMT:ssa. Saatoimme solukokein osoittaa, että FHOD1 osallistuu EMT:hen liitettyihin toimintoihin. Lopuksi tutkimme FMNL1 ilmentymistä, ja totesimme sen lähes rajoittuvan valkosoluihin ja sileälihassoluihin. Terveissä epiteeleissä FMNL1 ilmentyminen on vähäinen, mutta saattaa lisääntyä basaalisessa rintasyövässä. Tuloksemme osoittavat että formiinit ilmentyvät toisistaan poikkeavalla profiililla normaaleissa kudoksissa. Lisäksi niiden ilmentyminen voi muuttua syövässä. Viljellyissä syöpäsoluissa formiinit osallistuvat syövän progressioon eli invaasiokykyä ja metastasointia edistäviin toimintoihin. Formiinien tutkiminen syövässä on entistäkin tärkeämpää, koska niille on jo löytynyt pienimolekyläärinen inhibiittori. Formiinien toiminnan inhibointi saattaa tulevaisuudessa kehittyä osaksi syövän lääkkeellistä hoitoa.