Gain in cellular organization of inflammatory breast cancer: A 3D in vitro model that mimics the in vivo metastasis

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>The initial step of metastasis in carcinomas, often referred to as the epithelial-mesenchymal transition (EMT), occurs via the loss of adherens junctions (e.g. cadherins) by the tumor embolus. This leads to a subsequent loss of cell polarity and cellular differentiation and organization, enabling cells of the embolus to become motile and invasive. However highly malignant inflammatory breast cancer (IBC) over-expresses E-cadherin. The human xenograft model of IBC (MARY-X), like IBC, displays the signature phenotype of an exaggerated degree of lymphovascular invasion (LVI) <it>in situ </it>by tumor emboli. An intact E-cadherin/α, β-catenin axis mediates the tight, compact clump of cells found both <it>in vitro </it>and <it>in vivo </it>as spheroids and tumor emboli, respectively.</p> <p>Methods</p> <p>Using electron microscopy and focused ion beam milling to acquire <it>in situ </it>sections, we performed ultrastructural analysis of both an IBC and non-IBC, E-cadherin positive cell line to determine if retention of this adhesion molecule contributed to cellular organization.</p> <p>Results</p> <p>Here we report through ultrastructural analysis that IBC exhibits a high degree of cellular organization with polar elements such as apical/lateral positioning of E-cadherin, apical surface microvilli, and tortuous lumen-like (canalis) structures. In contrast, agarose-induced spheroids of MCF-7, a weakly invasive E-cadherin positive breast carcinoma cell line, do not exhibit ultrastructural polar features.</p> <p>Conclusions</p> <p>This study has determined that the highly metastatic IBC with an exaggerated malignant phenotype challenges conventional wisdom in that instead of displaying a loss of cellular organization, IBC acquires a highly structured architecture.</p> <p>These findings suggest that the metastatic efficiency might be linked to the formation and maintenance of these architectural features. The comparative architectural features of both the spheroid and embolus of MARY-X provide an <it>in vitro </it>model with tractable <it>in vivo </it>applications.</p

2- and 3-dimensional synthetic large-scale de novo patterning by mammalian cells through phase separation

Synthetic biology provides an opportunity for the construction and exploration of alternative solutions to biological problems - solutions different from those chosen by natural life. To this end, synthetic biologists have built new sensory systems, cellular memories, and alternative genetic codes. There is a growing interest in applying synthetic approaches to multicellular systems, especially in relation to multicellular self-organization. Here we describe a synthetic biological system that confers large-scale de novo patterning activity on 2-D and 3-D populations of mammalian cells. Instead of using the reaction-diffusion mechanisms common in real embryos, our system uses cadherin-mediated phase separation, inspired by the known phenomenon of cadherin-based sorting. An engineered self-organizing, large-scale patterning system requiring no prior spatial cue may be a significant step towards the construction of self-assembling synthetic tissues

Organization of multiprotein complexes at cell–cell junctions

The formation of stable cell–cell contacts is required for the generation of barrier-forming sheets of epithelial and endothelial cells. During various physiological processes like tissue development, wound healing or tumorigenesis, cellular junctions are reorganized to allow the release or the incorporation of individual cells. Cell–cell contact formation is regulated by multiprotein complexes which are localized at specific structures along the lateral cell junctions like the tight junctions and adherens junctions and which are targeted to these site through their association with cell adhesion molecules. Recent evidence indicates that several major protein complexes exist which have distinct functions during junction formation. However, this evidence also indicates that their composition is dynamic and subject to changes depending on the state of junction maturation. Thus, cell–cell contact formation and integrity is regulated by a complex network of protein complexes. Imbalancing this network by oncogenic proteins or pathogens results in barrier breakdown and eventually in cancer. Here, I will review the molecular organization of the major multiprotein complexes at junctions of epithelial cells and discuss their function in cell–cell contact formation and maintenance

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito

Reggies/flotillins regulate E-cadherin-mediated cell contact formation by affecting EGFR trafficking.

The reggie/flotillin proteins are implicated in membrane trafficking and, together with the cellular prion protein (PrP), in the recruitment of E-cadherin to cell contact sites. Here, we demonstrate that reggies, as well as PrP down-regulation, in epithelial A431 cells cause overlapping processes and abnormal formation of adherens junctions (AJs). This defect in cell adhesion results from reggie effects on Src tyrosine kinases and epidermal growth factor receptor (EGFR): loss of reggies reduces Src activation and EGFR phosphorylation at residues targeted by Src and c-cbl and leads to increased surface exposure of EGFR by blocking its internalization. The prolonged EGFR signaling at the plasma membrane enhances cell motility and macropinocytosis, by which junction-associated E-cadherin is internalized and recycled back to AJs. Accordingly, blockage of EGFR signaling or macropinocytosis in reggie-deficient cells restores normal AJ formation. Thus, by promoting EGFR internalization, reggies restrict the EGFR signaling involved in E-cadherin macropinocytosis and recycling and regulate AJ formation and dynamics and thereby cell adhesion