Proteolytic cleavage of the six known insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs) is a powerful means of rapid structure and function modification of these important growth-regulatory proteins. Intact IGFBP-4 is a potent inhibitor of IGF action in vitro, and cleavage of IGFBP-4 has been shown to abolish its ability to inhibit IGF stimulatory effects in a variety of systems, suggesting that IGFBP-4 proteolysis acts as a positive regulator of IGF bioavailability. Here we report the isolation of an IGF-dependent IGFBP-4-specific protease from human fibroblast-conditioned media and its identification by mass spectrometry microsequencing as pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A), a protein of unknown function found in high concentrations in the maternal circulation during pregnancy. Antibodies raised against PAPP-A both inhibited and immunodepleted IGFBP-4 protease activity in human fibroblast-conditioned media. Moreover, PAPP-A purified from pregnancy sera had IGF-dependent IGFBP-4 protease activity. PAPP-A mRNA was expressed by the human fibroblasts and osteoblasts, and PAPP-A protein was secreted into the culture medium. In conclusion, we have identified an IGF-dependent IGFBP protease and at the same time assigned a function to PAPP-A. This represents an unanticipated union of two areas of research that were not linked in any way before this report.

Circulating markers indicating the instability of atherosclerotic plaques could have diagnostic value in unstable angina or acute myocardial infarction. We evaluated pregnancy-associated plasma protein A (PAPP-A), a potentially proatherosclerotic metalloproteinase, as a marker of acute coronary syndromes.

Pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A) is a zinc metalloproteinase in the insulin-like growth factor system that is expressed by tissues outside of pregnancy and involved in normal and dysregulated growth. PAPP-A has been implicated in several cancers. However, studies of PAPP-A expression in breast cancer are limited. In this study, we assessed PAPP-A expression in different subtypes of human malignant breast cancer. Design Formalin-fixed paraffin-embedded tumor samples from 46 female patients with invasive breast cancer were divided into five defined groups [using markers for HER2, estrogen receptor, progesterone receptor, proliferation] that roughly correlate with molecularly defined subtypes (luminal A, luminal B, luminal/HER2 +, HER2 +, triple negative). These samples were analyzed for PAPP-A expression by immunohistochemistry. PAPP-A staining in tumor tissue was detected in 45 of 46 specimens. There were significantly greater extent and intensity of PAPP-A expression in luminal B specimens with high proliferation index than luminal A specimens (P = 0.01). However, there were no differences between specimens positive or negative for HER2 (P = 0.14) or positive and negative for estrogen receptor (P = 0.31). PAPP-A was detected in almost all breast cancer specimens and a more intense and greater extent of its expression was associated with luminal B specimens compared to luminal A specimens. The role of PAPP-A in breast cancer prognosis, and possibly therapeutics, warrants further investigation.

Abstract Background Invasive lobular carcinoma (ILC) is the second most common histological subtype of breast cancer and exhibits a number of clinico-pathological characteristics that are distinct from the more common invasive ductal carcinoma (IDC). Despite these differences, ILC is treated in the same way as IDC. We set out to identify alterations in the tumor microenvironment (TME) of ILC with potential clinical significance. Methods We used laser-capture microdissection (LCM) to separate tumor epithelium from stroma in 23 ER+ ILC samples. Gene expression analysis was used to identify genes that are enriched in the stroma of ILC, but not IDC or normal breast. Results 45 genes involved in regulation of the extracellular matrix (ECM) were enriched in the stroma of ILC, but not stroma from ER+ IDC or normal breast. Of these, 10 were expressed in cancer-associated fibroblasts (CAFs) and were increased in ILC compared to IDC in bulk gene expression datasets. PAPPA was the most enriched in the stroma compared to the tumor epithelial compartment in ILC. PAPPA encodes pregnancy-associated plasma protein-A (PAPP-A), a metalloproteinase that cleaves insulin-like binding protein-4 (IGFBP-4) increasing IGF-1 bioavailability and subsequent downstream signaling. Analysis of PAPPA and IGF1 associated genes identified a paracrine signaling pathway and active PAPP-A was shown to be secreted from primary CAFs. Comprehensive survival analysis across 3000 breast cancers identified PAPPA as a potential ILC-specific prognostic marker. Conclusions This is the first study to demonstrate molecular differences in the TME between ILC and IDC and identifies PAPP-A, a CAF-derived proteinase, as a potential prognostic marker.

Introduction: Insulin-like growth factor (IGF)1 and IGF2 have neuroprotective effects, but less is known regarding how other members of the IGF system, including IGF binding proteins (IGFBPs) and the regulatory proteinase pappalysin-1 (PAPP-A) and its endogenous inhibitor stanniocalcin-2 (STC2) participate in this process. Here we analyzed whether these members of the IGF system are modified in neurons and astrocytes in response to palmitic acid (PA), a fatty acid that induces cell stress when increased centrally. Methods: Primary hypothalamic astrocyte cultures from male and female PND2 rats and the pro-opiomelanocortin (POMC) neuronal cell line, mHypoA-POMC/GFP-2, were treated with PA, IGF1 or both. To analyze the role of STC2 in astrocytes, siRNA assays were employed. Results: In astrocytes of both sexes, PA rapidly increased cell stress factors followed by increased Pappa and Stc2 mRNA levels and then a decrease in Igf1, Igf2 and Igfbp2 expression and cell number. Exogenous IGF1 did not revert these effects. In mHypoA-POMC/GFP-2 neurons, PA reduced cell number and Pomc and Igf1 mRNA levels, and increased Igfbp2 and Stc2, again with no effect of exogenous IGF1. PA increased STC2 expression, but no effect of decreasing its levels by interference assays or exogenous STC2 treatment in astrocytes were found. Conclusions: The response of the IGF system to PA was cell and sex specific, but no protective effects of the IGFs were found. However, the modifications in hypothalamic PAPP-A and STC2 indicate that further studies are required to determine their role in the response to fatty acids and possibly in metabolic control.

Renowned for their role in hemostasis and thrombosis, platelets are also increasingly recognized for their contribution in innate immunity, immunothrombosis and inflammatory diseases. Platelets express a wide range of receptors, which allows them to reach a variety of activation endpoints and grants them immunomodulatory functions. Activated platelets release extracellular vesicles (PEVs), whose formation and molecular cargo has been shown to depend on receptor-mediated activation and environmental cues. This study compares the immunomodulatory profiles of PEVs generated via activation of platelets by different receptors, glycoprotein VI, C-type lectin-like receptor 2, and combining all thrombin-collagen receptors. Functional assays in vivo in zebrafish and in vitro in human macrophages respectively highlighted distinct homing and secretory responses triggered by the PEVs. In contrast, omics analyses of protein and miRNA cargo combined with physicochemical particle characterization found only subtle differences between the PEV types, which were insufficient to explain their different functional immunomodulatory profiles. Constitutively released PEVs, formed in the absence of an exogenous activator, displayed a disparate activation profile from the receptor induced PEVs. Our findings underscore that PEVs are tunable through receptor-mediated activation. To truly comprehend their role(s) in mediating platelet functions among immune cells, conducting functional assays is imperative.

A central paradigm in pattern recognition is self/non-self discrimination that remains largely unknown in the light of biological identities nanoparticles acquire in vivo and in vitro . Using zebrafish embryos as an in vivo model for real-time and ultrastructural imaging, here we unravelled the fate of intravenously injected SiO2 nanoparticles with a "non-self" biological identity. The non-selfness stems from species differences of pre-formed protein corona, and the corona can withstand exposure to blood giving an opportunity for in vitro tracing via fluorescent tags. Strikingly rapid sequestration and endolysosomal acidification of the nanoparticles in scavenger endothelial cells entailed loss of blood vessel integrity and inflammatory activation of macrophages over time. As the equivalent dose of non-self proteins alone failed to induce the observed pathophysiology, this signifies how the corona enriched with a differential repertoire of proteins can determine the fate of nanoparticles in vivo .

Human patients carrying PAPP-A2 inactivating mutations display short status and lower bone mineral density. The underlying mechanisms are not well understood. Using a zebrafish model, here we report that Papp-aa regulates bone calcification via promoting Ca2+-transporting epithelial cell (ionocyte) reactivation and proliferation. Ionocyte, normally quiescent, proliferate in response to low [Ca2+] stress. Deletion of Papp-aa abolished ionocyte reactivation and reduced calcified bone mass. Loss of Papp-aa resulted in diminished IGF1 receptor-mediated Akt-Tor signaling in ionocytes. Re-expression of Papp-aa or a constitutively active Akt in ionocytes rescued the reactivation. Biochemically, Papp-aa cleaved Igfbp5a, a high-affinity IGF binding protein specifically expressed in ionocytes. The Papp-aa-mediated Igfbp5a proteolysis was suppressed under normal [Ca2+] conditions. Forced release of IGFs from the Igfbp5a/IGF complex was sufficient to activate IGF-Akt-Tor signaling and promote ionocyte reactivation. These findings suggest that Papp-aa functions as a [Ca2+]-regulated molecular switch linking IGF signaling to adaptive epithelial growth and bone calcification.

Summary Mitochondrial proteostasis is critical for cellular function and survival. HSP60 is a molecular chaperone that interacts with more than 260 mitochondrial matrix proteins to assist in their folding and few genetic variants of HSP60 are compatible with life. The few reported human patients with HSP60 variants show phenotypes of neurodevelopmental delay associated with brain hypomyelination. It is currently unknown how deficiency of the HSP60 links to hypomyelination. Here, we studied the onset and progression of HSP60 deficiency in: (1) a HSP60 mutation-inducible cell system, (2) skin fibroblasts from patients with disease-associated HSP60 variants, and (3) zebrafish HSP60 knockout larvae. Collectively, we show how HSP60 deficiency leads to pervasive dysfunctions: (1) downregulated mitochondrial matrix proteome, (2) transcriptional activation of cytosolic stress responses, (3) and lipid accumulation with dysregulated cholesterol biosynthesis. In zebrafish larvae HSP60 deficiency induced early developmental abnormalities. Our comprehensive data identifies HSP60 as a master regulator of mitochondrial proteostasis and suggests a pivotal effect of HSP60 dysfunction on myelination through dysregulation of cholesterol biosynthesis. Highlights HSP60 deficiency disrupts mitochondrial matrix proteins activating stress responses Disrupted matrix proteome impairs catabolism causing acetyl-CoA shortage HSP60 deficiency dysregulates cytosolic cholesterol synthesis Hsp60 deficiency causes developmental abnormalities in zebrafish larvae Dysregulated cholesterol synthesis links HSP60 deficiency to hypomyelination Graphical abstract