journal article·2016Open access

Nanoconjugation prolongs endosomal signaling of the epidermal growth factor receptor and enhances apoptosis

L. Wu, F. Xu, B. M. Reinhard

Nanoscale· Volume 8· Issue 28

Abstract

It is becoming increasingly clear that intracellular signaling can be subject to strict spatial control. As the covalent attachment of a signaling ligand to a nanoparticle (NP) impacts ligand-receptor binding, uptake, and trafficking, nanoconjugation provides new opportunities for manipulating intracellular signaling in a controlled fashion. To establish the effect of nanoconjugation on epidermal growth factor (EGF) mediated signaling, we investigate here the intracellular fate of nanoconjugated EGF (NP-EGF) and its bound receptor (EGFR) by quantitative correlated darkfield/fluorescence microscopy and density-based endosomal fractionation. We demonstrate that nanoconjugation prolongs the dwell time of phosphorylated receptors in the early endosomes and that the retention of activated EGFR in the early endosomes is accompanied by an EGF mediated apoptosis at effective concentrations that do not induce apoptosis in the case of free EGF. Overall, these findings indicate nanoconjugation as a rational strategy for modifying signaling that acts by modulating the temporo-spatial distribution of the activated EGF-EGFR ligand-receptor complex.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Nanoparticle-Based Drug Delivery · Cell Adhesion Molecules Research · RNA Interference and Gene Delivery

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry and The Photonics Center

Boston University

Boston, USA

Funding

National Cancer Institute

References (92)

Show source-provided references
1. Wu · Biomater. Sci. · 2014 · 2 · 15610.1039/C3BM60142K ↗
2. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 1130610.1021/ja1043177 ↗
3. Yang · ACS Nano · 2015 · 9 · 677410.1021/nn505634h ↗
4. Paviolo · Small · 2015 · 11 · 163810.1002/smll.201402701 ↗
5. Kah · ACS Nano · 2014 · 8 · 460810.1021/nn5002886 ↗
6. Patel · ACS Nano · 2015 · 9 · 690910.1021/acsnano.5b00709 ↗
7. Rosi · Science · 2006 · 312 · 102710.1126/science.1125559 ↗
8. Yarden · Nat. Rev. Mol. Cell Biol. · 2001 · 2 · 12710.1038/35052073 ↗
9. Fischer · Biochem. Soc. Trans. · 2003 · 31 · 120310.1042/bst0311203 ↗
10. Wiley · Trends Cell Biol. · 2003 · 13 · 4310.1016/S0962-8924(02)00009-0 ↗
11. Chen · Nature · 1987 · 328 · 82010.1038/328820a0 ↗
12. Schlessinger · Cell · 2000 · 103 · 21110.1016/S0092-8674(00)00114-8 ↗
13. Schlessinger · Cell · 2002 · 110 · 66910.1016/S0092-8674(02)00966-2 ↗
14. Sorkin · Exp. Cell Res. · 2009 · 315 · 68310.1016/j.yexcr.2008.07.029 ↗
15. Tomas · Trends Cell Biol. · 2014 · 24 · 2610.1016/j.tcb.2013.11.002 ↗
16. Sorkin · Nat. Rev. Mol. Cell Biol. · 2009 · 10 · 60910.1038/nrm2748 ↗
17. Villaseñor · eLife · 2015 · 4 · 0615610.7554/eLife.06156 ↗
18. Tiganis · IUBMB Life · 2002 · 53 · 310.1080/15216540210811 ↗
19. Burke · Mol. Biol. Cell · 2001 · 12 · 189710.1091/mbc.12.6.1897 ↗
20. Wang · Mol. Cell. Biol. · 2002 · 22 · 727910.1128/MCB.22.20.7279-7290.2002 ↗
21. Sigismund · Dev. Cell · 2008 · 15 · 20910.1016/j.devcel.2008.06.012 ↗
22. Brankatschk · Sci. Signaling · 2012 · 5 · 21510.1126/scisignal.2002351 ↗
23. Sousa · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2012 · 109 · 441910.1073/pnas.1200164109 ↗
24. Rush · J. Biol. Chem. · 2012 · 287 · 71210.1074/jbc.M111.294470 ↗
25. Irannejad · Nature · 2013 · 495 · 53410.1038/nature12000 ↗
26. Murphy · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2009 · 106 · 1761510.1073/pnas.0906541106 ↗
27. B. Ceresa , in Breast Cancer-Carcinogenesis, Cells Growth and Signalling Pathways , ed. M. G. E. Gunduz , InTech , 2011 , ch. 3, p. 49
28. Gandhi · Biophys. J. · 2014 · 107 · 251510.1016/j.bpj.2014.07.077 ↗
29. Kurgonaite · J. Cell Sci. · 2015 · 128 · 378110.1242/jcs.170969 ↗
30. Mosesson · Nat. Rev. Cancer · 2008 · 8 · 83510.1038/nrc2521 ↗
31. Hyatt · Exp. Cell Res. · 2008 · 314 · 341510.1016/j.yexcr.2008.08.020 ↗
32. Vercauteren · ACS Nano · 2011 · 5 · 787410.1021/nn2020858 ↗
33. Ziegler · J. Phys. Chem. C · 2011 · 115 · 450210.1021/jp1106982 ↗
34. Zhao · Coord. Chem. Rev. · 2013 · 257 · 63810.1016/j.ccr.2012.09.002 ↗
35. Daniel · Chem. Rev. · 2004 · 104 · 29310.1021/cr030698+ ↗
36. Sapsford · Chem. Rev. · 2013 · 113 · 190410.1021/cr300143v ↗
37. Pissuwan · Nanoscale · 2015 · 7 · 5910.1039/C4NR04350B ↗
38. Haine · J. Photopolym. Sci. Technol. · 2015 · 28 · 70510.2494/photopolymer.28.705 ↗
39. Alkilany · J. Nanopart. Res. · 2010 · 12 · 231310.1007/s11051-010-9911-8 ↗
40. Murphy · Acc. Chem. Res. · 2008 · 41 · 172110.1021/ar800035u ↗
41. Shukla · Langmuir · 2005 · 21 · 1064410.1021/la0513712 ↗
42. Dykman · Chem. Soc. Rev. · 2012 · 41 · 225610.1039/C1CS15166E ↗
43. Lee · Nano Lett. · 2015 · 15 · 456410.1021/acs.nanolett.5b01161 ↗
44. Lee · Curr. Opin. Chem. Biol. · 2010 · 14 · 62310.1016/j.cbpa.2010.08.015 ↗
45. Stokes · Plasmonics · 2012 · 7 · 23510.1007/s11468-011-9299-z ↗
46. Dreaden · Chem. Soc. Rev. · 2012 · 41 · 274010.1039/C1CS15237H ↗
47. Fraire · ACS Nano · 2014 · 8 · 894210.1021/nn501575c ↗
48. Wang · ACS Nano · 2012 · 6 · 712210.1021/nn302186n ↗
49. Kolb · Angew. Chem., Int. Ed. · 2001 · 40 · 200410.1002/1521-3773(20010601)40:11<2004::AID-ANIE2004>3.0.CO;2-5 ↗
50. Chithrani · Nano Lett. · 2006 · 6 · 66210.1021/nl052396o ↗
51. Porter · Cell Death Differ. · 1999 · 6 · 9910.1038/sj.cdd.4400476 ↗
52. Thornberry · Science · 1998 · 281 · 131210.1126/science.281.5381.1312 ↗
53. Cohen · Biochem. J. · 1997 · 326 · 110.1042/bj3260001 ↗
54. Jun · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2009 · 106 · 1773510.1073/pnas.0907367106 ↗
55. Yu · Nat. Commun. · 2014 · 5 · 413610.1038/ncomms5136 ↗
56. Yu · ACS Nano · 2015 · 9 · 418210.1021/acsnano.5b00415 ↗
57. LLOYD · Biochem. Soc. Trans. · 1984 · 12 · 52710.1042/bst0120527 ↗
58. Chinkers · J. Cell Biol. · 1979 · 83 · 26010.1083/jcb.83.1.260 ↗
59. Haigler · J. Cell Biol. · 1979 · 81 · 38210.1083/jcb.81.2.382 ↗
60. Yamazaki · J. Cell Sci. · 2002 · 115 · 179110.1242/jcs.115.9.1791 ↗
61. Orth · Cancer Res. · 2006 · 66 · 360310.1158/0008-5472.CAN-05-2916 ↗
62. Hansen · J. Cell Sci. · 2009 · 122 · 171310.1242/jcs.033951 ↗
63. Mayor · Nat. Rev. Mol. Cell Biol. · 2007 · 8 · 60310.1038/nrm2216 ↗
64. Henriksen · PLoS One · 2013 · 8 · e5814810.1371/journal.pone.0058148 ↗
65. Sigismund · Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. · 2005 · 102 · 276010.1073/pnas.0409817102 ↗
66. Engelman · FEBS Lett. · 1998 · 428 · 20510.1016/S0014-5793(98)00470-0 ↗
67. Mineo · J. Biol. Chem. · 1999 · 274 · 3063610.1074/jbc.274.43.30636 ↗
68. Rejman · Mol. Ther. · 2005 · 12 · 46810.1016/j.ymthe.2005.03.038 ↗
69. Pelkmans · Curr. Opin. Cell Biol. · 2003 · 15 · 41410.1016/S0955-0674(03)00081-4 ↗
70. Rejman · Biochem. J. · 2004 · 377 · 15910.1042/bj20031253 ↗
71. Nam · J. Controlled Release · 2009 · 135 · 25910.1016/j.jconrel.2009.01.018 ↗
72. Cho · Nano Lett. · 2009 · 9 · 108010.1021/nl803487r ↗
73. Tjelle · J. Cell Sci. · 1996 · 109 · 290510.1242/jcs.109.12.2905 ↗
74. Mu · J. Biol. Chem. · 1995 · 270 · 1350310.1074/jbc.270.22.13503 ↗
75. Feng · J. Cell Biol. · 1995 · 131 · 143510.1083/jcb.131.6.1435 ↗
76. Vanlandingham · J. Biol. Chem. · 2009 · 284 · 1211010.1074/jbc.M809277200 ↗
77. P. A. Leventis and S.Grinstein , in Ann. Rev. Biophys , ed. D. C. Rees , K. A. Dill and J. R. Williamson , 2010 , vol. 39 , pp. 407–427
78. Nielsen · Nat. Cell Biol. · 1999 · 1 · 37610.1038/14075 ↗
79. Gorvel · Cell · 1991 · 64 · 91510.1016/0092-8674(91)90316-Q ↗
80. C. P. Shillaber , Photomicrography in Theory and Practice , John Wiley and sons , New York , 1944
81. Sun · Chem. Sci. · 2015 · 6 · 350510.1039/C5SC00416K ↗
82. Hartmann · Angew. Chem., Int. Ed. · 2015 · 54 · 136510.1002/anie.201409693 ↗
83. Rink · Cell · 2005 · 122 · 73510.1016/j.cell.2005.06.043 ↗
84. Futter · J. Cell Biol. · 1996 · 132 · 101110.1083/jcb.132.6.1011 ↗
85. Huotari · EMBO J. · 2011 · 30 · 348110.1038/emboj.2011.286 ↗
86. Casaletto · Nat. Rev. Cancer · 2012 · 12 · 38710.1038/nrc3277 ↗
87. Moore · Annu. Rev. Physiol. · 2007 · 69 · 45110.1146/annurev.physiol.69.022405.154712 ↗
88. Shaul · Annu. Rev. Physiol. · 2002 · 64 · 74910.1146/annurev.physiol.64.081501.155952 ↗
89. Hanahan · Cell · 2011 · 144 · 64610.1016/j.cell.2011.02.013 ↗
90. Fang · Adv. Drug Delivery Rev. · 2011 · 63 · 13610.1016/j.addr.2010.04.009 ↗
91. Cho · Clin. Cancer Res. · 2008 · 14 · 131010.1158/1078-0432.CCR-07-1441 ↗
92. Brannon-Peppas · Adv. Drug Delivery Rev. · 2012 · 64 · 20610.1016/j.addr.2012.09.033 ↗