Localization, fate and interactions of Emilin‐1 in human skin

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 41; no. 2; pp. 183 - 193
• Main Authors: Fitoussi, R., Beauchef, G., Guéré, C., André, N., Vié, K.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: England Wiley Subscription Services, Inc 01.04.2019
• Subjects: Adult; Aged; Aging; Aging (artificial); Anchoring; Antibodies; Cell adhesion; Cell adhesion & migration; Cell migration; Collagen; Collagen (type IV); Confocal microscopy; Dermis; Elastin; Emilin‐1; Explants; Extinction; Extracellular matrix; Extracellular Matrix Proteins - metabolism; Female; Fibers; Fibrillin; Fibroblast growth factor receptor 2; Fibroblasts; Gene expression; Genes; Growth factors; Humans; Immunofluorescence; Immunoprecipitation; Inhibition; Laminin; Localization; Membrane Glycoproteins - genetics; Membrane Glycoproteins - metabolism; Microscopy; Middle Aged; Protein Binding; Proteins; Recoil; Ribonucleic acid; RNA; siRNA; Skin; Skin - metabolism; skin barrier; skin physiology/structure; skin barrier; Emilin-1; skin physiology/structure; extracellular matrix
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/ics.12524

s Objective Emilin‐1 is a versatile protein abundant in tissues where resilience and elastic recoil are prominent and interacting with components of the extracellular matrix. Still, little is known about Emilin‐1 in the skin. Therefore, we investigated Emilin‐1 in the skin, its localization, its fate upon ageing, its interactions with other proteins and the effect of its knockdown. Methods Skin explants from young or old Caucasian women, immunofluorescently labelled by anti‐Emilin‐1, anti‐Fibrillin‐1 and anti‐Elastin antibodies, were analysed using confocal microscopy. Skin explants subjected to UV‐induced skin ageing were also analysed. Colocalization of Emilin‐1 with Collagen IV, Fibrillin‐1 and Elastin was studied by multiphoton microscopy and co‐immunoprecipitation. Finally, the effect of Emilin‐1 extinction was studied by producing small interfering RNA (siRNA) knockdown fibroblasts and by analysing the outcome on selected genes. Results In skin sections from young donors, Emilin‐1 localizes similarly to Elastin and Fibrillin‐1. In the papillary dermis, it shows clear and ramified structures, perpendicular to the dermo‐epidermal junction that are reminiscent of the oxytalan fibres. In the reticular dermis, Emilin‐1 signal appears identical to that of the elastic fibres network. Upon intrinsic or UV‐induced ageing, the signal associated with Emilin‐1 is drastically reduced and disorganized. Multiphoton microscopy study shows that, as expected, Emilin‐1 colocalizes with Elastin. It also colocalizes with Collagen IV in the basement membrane and within dermal fibroblasts. Interaction of Emilin‐1 with Elastin and Collagen IV was also found by co‐immunoprecipitation. It also reveals interaction with Laminin‐5. Finally, siRNA‐mediated knockdown of EMILIN‐1 show little effect on the expression level of the 61 genes we studied. The most striking change is a downregulation of fibroblast growth factor receptor 2 that show a decrease similar to that of EMILIN‐1 itself and after 8 days a downregulation of COL6A1. Conclusion In skin, Emilin‐1 locates in the dermis, up to the basement membrane, interacting with components of the extracellular matrix but also with the anchoring complex. These interactions are important for cell adhesion, migration, proliferation and would suggest that Emilin‐1 might be important for maintaining the 3D structure of the extracellular matrix. Résumé OBJECTIF Emilin‐1 est une protéine polyvalente, abondante dans les tissus où résilience et élasticité sont importantes et qui interagit avec la matrice extracellulaire. Pourtant, la protéine Emilin‐1 a été peu étudiée dans la peau. Nous avons donc étudié sa localisation, son devenir lors du vieillissement, ses interactions avec d'autres protéines et l'effet de son inhibition dans la peau. MÉTHODES Des explants de peau de femmes caucasiennes jeunes ou âgées, marqués par immunofluorescence avec des anticorps anti‐Emilin‐1, anti‐Fibrilline‐1 et anti‐Élastine, ont été analysés par microscopie confocale. Des explants cutanés soumis au soumis aux UV pour mimer un photo‐vieillissement ont également été analysés. La co‐localisation de l'Emilin‐1 avec le collagène IV, la fribrilline‐1 et l’élastine a été étudiée par microscopie multiphotonique et par co‐immunoprécipitation. Enfin, l'effet de l'inhibition de l'expression de la protéine Emilin‐1 par interférence ARN a été étudié sur 61 gènes. RÉSULTATS Dans les coupes de peau de jeunes donneurs, Emilin‐1 est localisée comme l’élastine et la fibrilline‐1. Dans le derme papillaire, elle présente des structures claires et ramifiées, perpendiculaires à la jonction dermo‐épidermique, qui font penser aux fibres d'oxytalane. Dans le derme réticulaire, le signal de l'Emilin‐1 apparaît identique à celui du réseau de fibres élastiques. Lors du vieillissement intrinsèque ou induit par les UV, le signal associé à Emilin‐1 est considérablement réduit et désorganisé. Une étude en microscopie multiphotonique montre que l'Emilin‐1 est co‐localisée avec de l’élastine. Elle est aussi co‐localisée avec le collagène IV dans la membrane basale et dans les fibroblastes du derme. La co‐immunoprécipitation montre l'existence d'interactions entre l'Emilin‐1 et l'Elastine ou le collagène IV. Une interaction avec la laminine‐5 a aussi été mise en évidence. Enfin, l'inhibition de l'expression de l’EMILIN‐1 n'a que peu d'effet sur l'expression des 61 gènes étudiés. Le changement le plus frappant est une diminution de l'expression de FGFR2 (récepteur 2 du facteur de croissance des fibroblastes), diminution similaire à celle d’EMILIN‐1, et, après 8 jours, une diminution de l'expression de COL6A1. CONCLUSION Dans la peau, Emilin‐1 se localise dans le derme, jusqu’à la membrane basale, et interagit avec les composants de la matrice extracellulaire mais aussi avec les complexes d'ancrage. Ces interactions sont importantes pour l'adhésion, la migration, la prolifération cellulaire et suggéreraient qu'Emilin‐1 pourrait être important pour le maintien de la structure de la matrice extracellulaire.