Finding the balance. EpCAM signaling in health and disease

Promotie: mw. U. Schnell, 14.30 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Finding the balance. EpCAM signaling in health and disease

Promotor(s): prof.dr. D. Hoekstra

Faculteit: Medische Wetenschappen

Onderzoek naar locatie en functie celadhesie molecuul

EpCAM is een celadhesie molecuul op het epitheel, het weefsel dat het oppervlak van het lichaam bekleedt. Het is ontdekt als tumormarker. Maar hoe EpCAM precies werkt is onduidelijk. UMCG-promovendus Ulrike Schnell onderzocht het mechanisme van EpCAM signalering in tumorcellen en bij cellen met EpCAM mutaties. Zij maakte daarbij veel gebruik van standaard immunokleuring en onderwierp de protocollen aan een kritische analyse. Schnell stelt vast hoe belangrijk het is om fluorescerende eiwitten in levende cellen als controle te gebruiken om te voorkomen dat artefacten, veroorzaakt door de immunokleuringstechniek, leiden tot verkeerde conclusies.

Schnell analyseerde EpCAM mutaties in Congenitale Tufting Enteropathy (CTE), een fatale afwijking van het darmepitheel. Zij toonde aan dat alle mutaties in CTE zorgen dat EpCAM niet meer aan het celoppervlak komt. Bij CTE-patiënten blijft EpCAM binnenin de cel, of het wordt juist uitgescheiden. In het laatste geval komt dit omdat EpCAM niet volledig gemaakt wordt. De aanwezigheid van EpCAM aan het celoppervlak blijkt cruciaal voor een normale ontwikkeling.

Om de functie van EpCAM te bepalen heeft Scnell biochemische analyses gedaan. Naast bekende eiwitsplitsende peptiden vond ze nieuwe EpCAM-fragmenten die niet voor een verhoogde celadhesie kunnen zorgen. Schnell vond dat EpCAM niet typische cel-cel adhesie eiwit functies heeft, en dat het kan worden geknipt in bekende signaleringsplatformen. De nieuw verkregen inzichten zullen helpen om EpCAM-signalering te moduleren, en daardoor groei en differentiatie van (tumor)cellen te beïnvloeden.

Ulrike Schnell (Duitsland. 1982) studeerde Biologie aan de Universiteit van Muenster in Duitsland. Zij verrichtte haar onderzoek met behulp van een Ubbo Emmius-beurs bij de afdeling Celbiologie van het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG). Schnell vervolgt haar carrière als postdoc onderzoeker bij de University of Texas Southwestern Medical Center in Dallas, VS.

The epithelial cell adhesion molecule EpCAM, originally identified as a tumor marker, is involved in cell-cell adhesion and cell proliferation. High expression levels of EpCAM can be found in most carcinomas, but also during morphogenesis. Absence of EpCAM due to gene mutations impairs the normal development of the intestinal epithelium, resulting in fatal congenital tufting enteropathy (CTE). As yet, the variety of published observations regarding EpCAM’s function and signaling properties cannot be merged into a unified concept. In my thesis, I aimed to shed light on the mechanism of EpCAM signaling in health and disease. Analysis of EpCAM mutations identified in CTE showed that the cell surface localization of EpCAM is crucial for its normal function. To address recent models of EpCAM-mediated proliferation in cancer, we characterized the protein biochemically. Besides previously described proteolytic peptides, we identified novel EpCAM-derived fragments. Furthermore, we find that EpCAM does not display typical cell-cell adhesion protein features, and that it can be cleaved in tetraspanin-enriched microdomains (TEMs), combining two models of EpCAM signaling. We conclude that EpCAM proteolysis at multiple sites and its spatiotemporal localization in TEMs are important factors in the regulation of EpCAM signaling. In addition, we performed methodological studies on different microscopy techniques. In a critical investigation of routine immunostaining protocols, we emphasize the importance of fluorescent proteins in living cells as controls to avoid and become aware of artifacts induced by the fixation and permeabilization of cells.