Functional differences in agonist‐induced plasma membrane expression of Orai1α and Orai1β

Abstract

Orai1 es la subunidad formadora de poros de los canales de Ca2+ activados por la liberación de Ca2 (CRAC) implicados en diversas funciones celulares. Se han identificado dos variantes de Orai1, que contiene 301 aminoácidos, y la forma corta Orai1β, que surge de la iniciación alternativa de la traducción a partir de las metioninas 64 o 71, en Orai1α. Orai1 se expresa sobre todo en la membrana plasmática, pero un subconjunto de Orai1 se localiza en compartimentos intracelulares. Aquí demostramos que el agotamiento del almacén de Ca2 de Ca2+ conduce al tráfico e inserción de Orai1α compartimentada en la membrana plasmática a través de un mecanismo que es independiente de los cambios en la concentración citosólica libre- Ca2+ citosólica, como demuestra la carga celular con el quelante rápido de Ca2 en ausencia de Ca2+ extracelular. Resulta interesante la tapsigargina (TG), que es incapaz de inducir la translocación de Orai1β a la membrana plasmática cuando se expresa individualmente; en cambio, cuando Orai1β se coexpresa con Orai1α, el tratamiento celular con TG indujo un rápido tráfico e inserción de Orai1β compartimentada en la membrana plasmática. La translocación de las formas Orai1 a la membrana plasmática requiere la integridad del citoesqueleto de actina. Por último, la expresión de un mutante dominante negativo de la pequeña GTPasa ARF6, y ARF6-T27N, abolió la translocación de variantes compartimentadas de Orai1 a la membrana plasmática tras el agotamiento de los almacenes.

Orai1 is the pore‐forming subunit of the store‐operated Ca2+ release‐activated Ca2+ (CRAC) channels involved in a variety of cellular functions. Two Orai1 variants have been identified, the long form, Orai1α, containing 301 amino acids, and the short form, Orai1β, which arises from alternative translation initiation from methionines 64 or 71, in Orai1α. Orai1 is mostly expressed in the plasma membrane, but a subset of Orai1 is located in intracellular compartments. Here we show that Ca2+ store depletion leads to trafficking and insertion of compartmentalized Orai1α in the plasma membrane via a mechanism that is independent on changes in cytosolic free‐Ca2+ concentration, as demonstrated by cell loading with the fast intracellular Ca2+ chelator dimethyl BAPTA in the absence of extracellular Ca2+. Interestingly, thapsigargin (TG) was found to be unable to induce translocation of Orai1β to the plasma membrane when expressed individually; by contrast, when Orai1β is coexpressed with Orai1α, cell treatment withTG induced rapid trafficking and insertion of compartmentalized Orai1β in the plasma membrane. Translocation of Orai1 forms to the plasma membrane was found to require the integrity of the actin cytoskeleton. Finally, expression of a dominant negative mutant of the small GTPase ARF6, and ARF6‐T27N, abolished the translocation of compartmentalized Orai1 variants to the plasma membrane upon store depletion. These findings provide new insights into the mechanism that regulate the plasma membrane abundance of Orai1 variants after Ca2+ store depletion.