2026-09-21T20:18:38Zhttps://helda.helsinki.fi/server/oai/request

oai:helda.helsinki.fi:10138/1364642026-04-16T10:59:24Zcom_10138_18060com_10138_17738col_10138_18068

Mattsson, Johanna University of Helsinki, Faculty of Medicine, Haartman Institute, Department of Clinical Chemistry Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta, kliinisteoreettinen laitos Helsingfors universitet, medicinska fakulteten, Haartman institutet Visakorpi, Tapio Stenman, Ulf-Håkan Koistinen, Hannu 2014-11-04T11:03:09Z 2014-11-18 2014-11-04T11:03:09Z 2014-11-28 http://hdl.handle.net/10138/136464 URN:ISBN:978-951-51-0349-9 Prostate-specific antigen (PSA) is a very useful biomarker for prostate cancer. The PSA concentration in circulation increases due to leakage of PSA from cancerous tissue. Normally PSA, a serine protease with chymotrypsin-like enzymatic activity, is secreted into seminal fluid by the epithelial cells of the prostate. The major physiological function of PSA in seminal fluid is to digest semenogelins, which leads to liquefaction of the seminal clot. Several other functions have also been suggested for PSA, some of which are associated with cancer. PSA exerts antiangiogenic activity, but PSA may also promote tumor growth and metastatic dissemination. The aim of the research presented in this thesis was to characterize the antiangiogenic and proteolytic activities of PSA. One of the main goals was to elucidate whether the enzymatic activity of PSA is a requirement for its antiangiogenic activity. The antiangiogenic activity of PSA was studied using an in vitro angiogenesis model based on tube formation of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). In this model only enzymatically active PSA was able to inhibit angiogenesis. Peptides that stimulate the proteolytic activity of PSA enhanced the antiangiogenic activity, while small molecule compounds that inhibit PSA abolished this activity. DNA microarray study showed that PSA-induced changes in the gene expression of HUVECs were small during tube formation, and it was not clear whether these changes were primary or secondary to the antiangiogenic activity of PSA. The results of this thesis suggest that the antiangiogenic activity of PSA is mediated by a proteolytic product generated by PSA. The proteolytic activity of PSA was studied using several peptide and protein substrates. Semenogelins are the major physiological substrates of PSA and they were shown to be degraded much more rapidly than any other protein substrate studied. Nidogen-1, a component of the basement membrane, was identified as a novel substrate for PSA by mass spectrometry. However, the cleavage of nidogen-1 did not explain the antiangiogenic activity of PSA, since either its fragments or full-length form did not affect HUVEC tube formation. Contrary to a previous report, we showed that the antiangiogenic activity of PSA was not mediated by angiostatin-like fragments generated by the cleavage of plasminogen. The results of this thesis established that the proteolytic activity is necessary for the antiangiogenic activity of PSA and that the antiangiogenic activity can be enhanced by PSA-stimulating peptides and abolished by PSA-inhibitors. The comparison of the efficiency of PSA to cleave different protein substrates and the identification of nidogen-1 as one of these substrates provided new information about the biological role of PSA. The typically slow growth of most prostate cancers may be caused by the antiangiogenic activity of PSA, as there are high concentrations of active PSA present in prostatic tissue. Therefore, peptides that stimulate the antiangiogenic activity of PSA and reduce tumor angiogenesis could be used to control prostate cancer growth. Prostataspesifinen antigeeni (PSA) on eturauhasen erittämä proteolyyttinen entsyymi, jolla on kymotrypsiinin kaltainen entsyymiaktiivisuus. PSA on hyödyllinen eturauhassyöpämarkkeri, jota voidaan käyttää syövän seulontaan, koska sen pitoisuus veressä kasvaa syövän edetessä. Normaalisti PSA:ta erittyy eturauhasesta siemennesteeseen, jossa sen fysiologinen tehtävä on pilkkoa semenogeliinejä ja siten lisätä siemennesteen liukoisuutta. PSA:n on todettu pilkkovan monia muitakin proteiineja, joista osa on liitetty syöpään. Lisäksi PSA:lla on osoitettu olevan antiangiogeenisia eli verisuonten kasvua estäviä ominaisuuksia. Antiangiogeenisen aktiivisuutensa kautta PSA voi hidastaa tuumorin kasvua, mutta PSA:n on toisaalta myös ehdotettu lisäävän syöpäsolujen invaasiota ja siten edistävän tuumorin kasvua. Väitöstutkimuksen tavoitteena oli karakterisoida PSA:n antiangiogeenisia ja proteolyyttisiä ominaisuuksia, sekä lisätä ymmärrystä PSA:n biologisesta tehtävästä. Proteolyyttisen aktiivisuuden merkitys PSA:n antiangiogeeniselle vaikutukselle on ollut epäselvä, mutta tämä tutkimus osoitti, että proteolyyttinen aktiivisuus on välttämätön edellytys PSA:n antiangiogeeniselle vaikutukselle endoteelisolumallissa. Proteolyyttistä aktiivisuutta lisäävät peptidit vahvistivat PSA:n antiangiogeenista vaikutusta, kun taas PSA-inhibiittorit estivät sitä. Tulosten perusteella näyttää siltä, että jokin PSA:n proteolyyttisen aktiivisuuden aikaansaama tekijä välittää sen antiangiogeenista vaikutusta. Vastoin aiempaa olettamusta, PSA:n antiangiogeeninen aktiivisuus ei kuitenkaan johtunut plasminogeenin pilkkomisesta angiostatiinin kaltaisiksi fragmenteiksi. PSA:n proteolyyttisen aktiivisuuden vertailu eri proteiinisubstraattien kanssa osoitti, että PSA pilkkoi semenogeliinejä kaikkein tehokkaimmin. Tämä vertailu tarkentaa tietoa PSA:n biologisista ominaisuuksista. Massaspektrometrianalyysillä havaittiin myös uusi PSA:n proteiinisubstraatti, tyvikalvon proteiini nidogen-1, mutta PSA:n antiangiogeeninen aktiivisuus ei selittynyt nidogen-1:n pilkkomisella. Vaikka PSA saattaa syövän varhaisessa vaiheessa edistää invaasiota ja tuumorin kehittymistä proteolyyttisen aktiivisuutensa kautta, se voi myöhemmässä vaiheessa puolestaan hidastaa tuumorin kasvua estämällä kasvaimen verisuonten muodostumista antiangiogeenisen aktiivisuutensa avulla. Eturauhassyövän tyypillisesti hidas kasvu voi johtua PSA:n antiangiogeenisesta vaikutuksesta, koska PSA:ta esiintyy korkeina pitoisuuksina eturauhaskudoksessa. Peptidejä, jotka stimuloivat PSA:n antiangiogeenista aktiivisuutta, voidaan mahdollisesti käyttää hidastamaan eturauhassyövän kasvua. unknown accessibility ei tietoa saavutettavuudesta okänd tillgänglighet application/pdf eng Helsingin yliopisto Helsingfors universitet University of Helsinki Dissertationes scholae doctoralis ad sanitatem investigandam Universitatis Helsinkiensis 978-951-51-0348-2 2342-317X Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. biolääketiede Antiangiogenic and proteolytic activities of prostate-specific antigen Doctoral dissertation (article-based) Artikkeliväitöskirja Artikelavhandling Text doctoralThesis open.access