Rac1-Dependent ORAI1 translocation to the leading edge supports lamellipodia formation and directional persistence

Abstract

La invasión tumoral requiere una migración celular eficiente, que se consigue mediante la generación de lamelipodios persistentes y polarizados. La generación de lamelipodios se apoya en la dinámica de actina en el frente de migración celular, donde un complejo de proteínas conocido como complejo regulador WAVE (WRC) promueve el ensamblaje necesario de filamentos de actina para empujar la parte delantera de la célula hacia delante. Utilizando una línea celular de osteosarcoma U2OS con alto potencial metastásico, comprobado mediante un xenotrasplante en larvas de pez cebra, hemos estudiado el papel del canal de Ca2+ de membrana plasmática ORAI1 en este proceso. Hemos descubierto que el factor de crecimiento epidérmico (EGF) desencadena un enriquecimiento de ORAI1 en el borde anterior, donde colocaliza con cortactina (CTTN) y otros miembros del WRC, como CYFIP1 y ARP2/3. La coprecipitación ORAI1-CTTN fue sensible a la inhibición de la pequeña GTPasa RAC1, un activador aguas arriba del WRC. RAC1 potenció la translocación de ORAI1 al frente de migración, aumentando la disponibilidad de ORAI1 superficial e incrementando las ondas de la membrana plasmática. El papel de ORAI1 en el frente de migración celular se estudió en células U2OS modificadas genéticamente que carecían de la expresión de ORAI1, lo que nos ayudó a demostrar el papel clave de este canal de Ca2+ en la formación de lamellipodia, la persistencia de los lamelipodios y la direccionalidad celular, que son necesarias para la invasividad de las células tumorales in vivo.

Tumor invasion requires efficient cell migration, which is achieved by the generation of persistent and polarized lamellipodia. The generation of lamellipodia is supported by actin dynamics at the leading edge where a complex of proteins known as the WAVE regulatory complex (WRC) promotes the required assembly of actin filaments to push the front of the cell ahead. By using an U2OS osteosarcoma cell line with high metastatic potential, proven by a xenotransplant in zebrafish larvae, we have studied the role of the plasma membrane Ca2+ channel ORAI1 in this process. We have found that epidermal growth factor (EGF) triggered an enrichment of ORAI1 at the leading edge, where colocalized with cortactin (CTTN) and other members of the WRC, such as CYFIP1 and ARP2/3. ORAI1-CTTN co-precipitation was sensitive to the inhibition of the small GTPase RAC1, an upstream activator of the WRC. RAC1 potentiated ORAI1 translocation to the leading edge, increasing the availability of surface ORAI1 and increasing the plasma membrane ruffling. The role of ORAI1 at the leading edge was studied in genetically engineered U2OS cells lacking ORAI1 expression that helped us to prove the key role of this Ca2+ channel on lamellipodia formation, lamellipodial persistence, and cell directness, which are required for tumor cell invasiveness in vivo.