The role of aberrant glycosylation of CD44 in gastrointestinal carcinoma and its application for cancer biomarker purposes

Abstract

Cancro gástrico e colorretal estão entre as formas mais mortais de cancro mundialmente. Uma alteração frequente observada numa grande maioria de células cancerígenas gástricas e colorretais é a formação de glicanos aberrantes. Estes glicanos aberrantes podem conferir fenótipos agressivos às células cancerígenas, como aumento de invasão e metástase, afetando glicoproteínas e as suas funções. Uma proteína altamente glicosilada e com um papel importante na progressão do cancro gástrico e colorretal é a CD44. CD44 é descrita como sendo o recetor principal do ácido hialurónico e atuando como coreceptor de diferentes recetores de tirosina quinase, como por exemplo MET e “Receptour d’origine Nantais” (RON). Já tem sido descrito que o perfil de glicosilação da CD44 está afetado no cancro gastrointestinal, mas o seu impacto funcional está ainda por apurar. Nesta tese de mestrado, tentamos desvendar os efeitos dos O-glicanos truncados da CD44 nas suas características moleculares e funções, usando um painel de modelos celulares de cancro modificados geneticamente e amostras clínicas. Os nossos resultados mostram que a CD44 é altamente O-glicosilada e o encurtamento dos O-glicanos afeta significativamente o seu peso molecular. Além do mais, encurtamento dos O-glicanos leva a um aumento na afinidade de ligação das células cancerígenas para o ácido hialurónico e a um aumento da ativação do recetor RON. Estes resultados foram validados em tecidos de cancro gástrico de pacientes usando uma abordagem inovadora de diferentes técnicas de imunofluorescência. Este trabalho fornece uma visão no impacto dos glicanos como moduladores da CD44 no cenário de cancro, além de dar novas perspetivas nos mecanismos de malignidade do cancro.

Gastric cancer and colorectal cancer are among the deadliest cancers worldwide. A frequent alteration observed in vast majority of gastric and colorectal cancer cells is the formation of aberrant glycan structures. These aberrant glycans may confer aggressive phenotypes to cancer cells, such as invasiveness and metastasis, by affecting specific glycoproteins and its functions. One highly glycosylated protein and key player in gastric and colorectal cancer progression is CD44. CD44 is described to be the main receptor for hyaluronic acid (HA) and acting as a co-receptor for different receptor tyrosine kinases (RTKs), such as MET and “Receptour d’origine Nantais” (RON). CD44 has already been observed to have its glycosylation profile affected in gastrointestinal cancer, but the functional impact is yet to be addressed. In this master thesis, we try to uncover the effects of O-glycan truncation of CD44 in its molecular features and functions, using an array of glycoengineered cancer cell line models and clinical samples. Our results show that CD44 is heavily O-glycosylated and that truncation of O-glycans affect significantly its molecular weight. In addition, truncation of O-glycans leads to an increase of binding affinity of cancer cells towards hyaluronic acid while also leading to an increase in activation of RON. These results were validated using gastric tumor tissue samples using an innovative approach of different immunofluorescence techniques. This work provides new insights on the impact of glycans as key modulators of CD44 in the cancer setting, in addition to giving new perspectives on cancer malignancy mechanisms.