Galektin-1-stimulierte Anoikis erfordert die Internalisierung des α5β1 Fibronektinrezeptors

Hintergrund: Galektin-1 (Gal-1) ist ein Lektin mit differentieller Expression in humanen Karzinomen. Unsere Vorarbeiten konnten α5β1 Integrin als funktionelles Target von Gal-1 an Karzinomzellen charakterisieren. Interaktion von Gal-1 mit α5β1-assoziierten Glycanen resultiert in adhärenten Kulturen in G1-Zellzyklusinhibition, wohingegen in Suspensionskulturen Anoikis (Apoptose nach Matrixverlust) induziert wird.

Ziel: Diese Studie charakterisiert die initialen Mechanismen der Gal-1-vermittelten Anoikis.

Methoden: Gal-1-Bindung, Integrin Expression und Internalisierung wurden mittels Immunfluoreszenzmikroskopie und FACS untersucht. Alternativ wurde der Integringehalt nach subzellulärer Fraktionierung in Immunoblotanalysen beurteilt. Die prä-G1 Fraktion in DNA-Histogrammen diente zur Quantifizierung von Apoptose.

Ergebnisse: Inkubation von HepG2-Zellen mit Gal-1 resultierte in Membranbindung des Lektins, wobei Doppelfärbungen eine klare Ko-Lokalisierung mit α5β1 Integrin belegten. Nach initialer Gal-1 Bindung setzte in Suspensionskultur eine rasche Abnahme der α5β1 Expression an der Zelloberfläche ein, die sich auch als Abnahme der α5β1 Menge in der Membranfraktion der Gal-1-behandelten Zellen dokumentieren ließ. Im Unterschied hierzu blieb die Menge der α2, αv, β4 oder β5 Integrin-Untereinheiten in Suspensionskulturen unverändert. Weiterhin hatte Galektin-3 Behandlung keine Veränderungen der α5β1-Integrinmenge an der Zelloberfläche zur Folge, so dass die Daten zusammenfassend für eine spezifische und selektive Internalisierung von α5β1 Integrin durch Gal-1 in den Suspensionskulturen sprechen. Im Gegensatz hierzu blieb in adhärenten, mit Gal-1 behandelten Zellen die α5β1-Menge an der Oberfläche unverändert. Interessanterweise ließ sich durch Vorbehandlung der Zellen mit dem Endozytose-Inhibitor Filipin nicht nur die Gal-1-induzierte Internalisierung von α5β1 Integrin, sondern auch Gal-1-vermittelte Anoikis unterbinden. Fehlende α5β1 Internalisierung in Zelllinien, die nach Gal-1 Bindung keine Anoikis initiieren, unterstützt indirekt diesen funktionellen Zusammenhang.

Schlussfolgerung: Die Internalisierung des Fibronektinrezeptor/Gal-1 Komplexes repräsentiert einen frühen und funktionell notwendigen Schritt für die Gal-1-vermittelte Stimulation von Anokis.