Role of proteoglycans and glycosaminoglycans in tumorigenesis

Abstract

La variabilità strutturale e funzionale dei proteoglicani (PGs) è alla base della loro fondamentale importanza biologica nei processi di sviluppo, nella vita adulta e in diverse condizioni patologiche come il cancro. I proteoglicani sono coinvolti in diversi processi cellulari grazie alla loro capacità di legare, modulandone l’attività, diversi fattori del crescita. Tra tutti i proteoglicani, i glipicani (GPCs) sono indicati sia come molecole tumore-associate sia come soppressori tumorali e la loro funzione sembra essere fortemente collegata con il fenotipo di tumore. I nostri studi si sono concentrati su un particolare glipicano, il glipicano 5 (GPC5), in un particolare fenotipo di tumore delle parti molli, l’osteosarcoma umano. I nostri dati supportano l’ipotesi che il glipicano 5 possa essere considerato come un soppressore della tumorigenesi in questi particolari fenotipi tumorali, agendo sia sulla proliferazione delle cellule tumorali sia sulla loro motilità. I glicosaminoglicani (GAGs) partecipano a molti dei processi biologici influenzati dai proteoglicani e la loro complessità funzionale è in parte correlata con le loro caratteristiche strutturali e chimiche. Per questa ragione abbiamo ritenuto opportuno studiare approfonditamente due particolari strutture glicosaminoglicaniche, catene di eparan solfato ad alta solfatazione e catene di cheratan solfato caratterizzate da una particolare struttura chimica. Questi studi sono stati condotti per mezzo della tecnica degli anticorpi monoclonali. Il nostro scopo ultimo è quello di tracciare la correlazione esistente tra struttura chimica di queste molecole e loro distribuzione nei tessuti umani. Questi studi rappresentano passi importanti nella comprensione profonda della relazione tra struttura e funzione dei proteoglicani che potrebbe rendere queste molecole degli interessanti bersagli terapeutici in diverse condizioni patologiche.

Structural-functional diversity of proteoglycans (PGs) is the pivot of their biological importance during the embryonic development, in the adult and also in pathological conditions such as cancer. PGs may be involved in different cell behavior by binding and modulating a broad spectrum of growth factors. In particular, among PGs, glypicans (GPCs) are listed as both tumor-inhibitors and promoters and seems to be closely tumor-type specific. Our study on glypican 5 (GPC5) in a particular soft tissue sarcoma, human osteosarcoma, support the hypothesis that this molecule may be considered as a tumor-suppressor, inhibiting cancer cell growth and motility. Glycosaminoglycans (GAG) participate to many of the PG biological processes and their functional complexity is in part due to their structural and chemical characteristics. For this reason we decided to investigate two particular GAG chains, highly sulfated heparin sulfate moieties and a specific keratan sulfate structure, using the monoclonal antibody technique. Our goal is to understand the correlation between the chemical structures of these moieties and their distribution in the human adult tissues. These may be the first steps in the comprehension of the structural-functional relationship of PGs that could be considered as an attractive target for therapeutic intervention in different pathological conditions.