Secretion Of Vimentin and its influence on cellular functionality

Abstract

The cytoskeleton is a dynamic network of filaments comprising actin filaments, microtubules, and intermediate filaments in the cytoplasm of cells. Vimentin is an intermediate filament protein that plays a crucial role in adhesion, migration, and signalling. These functions of vimentin have broader implications on inflammation, wound healing, cell physiology, and immune response. Inside the cell, the vimentin network extends from the nucleus to the cell's periphery. However, vimentin gets out to the extracellular environment under the circumstances such as activation, stress, and senescence. However, the influence of such vimentin on general cellular functions and its characteristics is not well established. This thesis demonstrates that extracellular addition of vimentin enhances proliferation, adhesion and migration prominently in cancer cells (MCF-7), overexpressing insulin-like growth factor 1 (IGF1-R). Interestingly, in SARS-CoV-2 infection, the extracellular vimentin preincubation with the SARS-CoV-2 receptor binding domain protected the cancer (MCF-7) cell's monolayer integrity. Further investigation on the characteristics of extracellular vimentin found secretion of vimentin from the back of activated macrophages in the form of small fragments, enhancing phagocytosis and migration of activated macrophages. Collectively, this work demonstrates new insights into vimentin secretion and its implications on cellular functionality.

Das Zytoskelett ist ein dynamisches Netz von Filamenten, das aus Aktinfilamenten, Mikrotubuli und Zwischenfilamenten im Zytoplasma von Zellen besteht. Vimentin ist ein Zwischenfilamentprotein, das eine entscheidende Rolle bei Adhäsion, Migration und Signalübertragung spielt. Diese Funktionen von Vimentin haben weitreichende Auswirkungen auf Entzündungen, Wundheilung, Zellphysiologie und Immunreaktion. Innerhalb der Zelle erstreckt sich das Vimentin-Netzwerk vom Zellkern bis zur Peripherie der Zelle. Unter bestimmten Umständen wie Aktivierung, Stress und Seneszenz gelangt Vimentin jedoch auch in die extrazelluläre Umgebung. Der Einfluss dieses Vimentins auf die allgemeinen Zellfunktionen und seine Eigenschaften ist jedoch nicht gut untersucht. Diese Arbeit zeigt, dass die extrazelluläre Zugabe von Vimentin die Proliferation, Adhäsion und Migration in Krebszellen (MCF-7), die den insulinähnlichen Wachstumsfaktor 1 (IGF1-R) überexprimieren, deutlich erhöht. Interessanterweise schützte das extrazelluläre Vimentin bei einer SARS-CoV-2-Infektion vor der Inkubation mit der SARS-CoV-2- Rezeptorbindungsdomäne die Integrität der Krebszellen (MCF-7) in der Monolage. Weitere Untersuchungen zu den Eigenschaften von extrazellulärem Vimentin ergaben, dass Vimentin von der Rückseite aktivierter Makrophagen in Form kleiner Fragmente abgesondert wird, was die Phagozytose und Migration aktivierter Makrophagen fördert. Insgesamt zeigen diese Arbeiten neue Erkenntnisse über die Vimentin-Sekretion und ihre Auswirkungen auf die zelluläre Funktionalität.