The cleaved FAS ligand activates the Na+/H+ exchanger NHE1 through Akt/ROCK1 to stimulate cell motility

International audienceTransmembrane CD95L (Fas ligand) can be cleaved to release a promigratory soluble ligand, cl-CD95L, which can contribute to chronic inflammation and cancer cell dissemination. The motility signaling pathway elicited by cl-CD95L remains poorly defined. Here, we show that in the presence of cl-CD95L, CD95 activates the Akt and RhoA signaling pathways, which together orchestrate an allosteric activation of the Na+/H+ exchanger NHE1. Pharmacologic inhibition of Akt or ROCK1 independently blocks the cl-CD95L-induced migration. Confirming these pharmacologic data, disruption of the Akt and ROCK1 phosphorylation sites on NHE1 decreases cell migration in cells exposed to cl-CD95L. Together, these findings demonstrate that NHE1 is a novel molecular actor in the CD95 signaling pathway that drives the cl-CD95L-induced cell migration through both the Akt and RhoA signaling pathways

On the Role of the Difference in Surface Tensions Involved in the Allosteric Regulation of NHE-1 Induced by Low to Mild Osmotic Pressure, Membrane Tension and Lipid Asymmetry

The sodium-proton exchanger 1 (NHE-1) is a membrane transporter that exchanges Na+ for H+ ion across the membrane of eukaryotic cells. It is cooperatively activated by intracellular protons, and this allosteric regulation is modulated by the biophysical properties of the plasma membrane and related lipid environment. Consequently, NHE-1 is a mechanosensitive transporter that responds to osmotic pressure, and changes in membrane composition. The purpose of this study was to develop the relationship between membrane surface tension, and the allosteric balance of a mechanosensitive transporter such as NHE-1. In eukaryotes, the asymmetric composition of membrane leaflets results in a difference in surface tensions that is involved in the creation of a reservoir of intracellular vesicles and membrane buds contributing to buffer mechanical constraints. Therefore, we took this phenomenon into account in this study and developed a set of relations between the mean surface tension, membrane asymmetry, fluid phase endocytosis and the allosteric equilibrium constant of the transporter. We then used the experimental data published on the effects of osmotic pressure and membrane modification on the NHE-1 allosteric constant to fit these equations. We show here that NHE-1 mechanosensitivity is more based on its high sensitivity towards the asymmetry between the bilayer leaflets compared to mean global membrane tension. This compliance to membrane asymmetry is physiologically relevant as with their slower transport rates than ion channels, transporters cannot respond as high pressure-high conductance fast-gating emergency valves

Exploration du pore ionique d'un canal de la famille Enac / Degenerines, le canal Fanac

NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Les échangeurs Na+/H+ exprimés à la membrane plasmique et dans les compartiments intracellulaires (mécanismes moléculaires, fonction et régulation)

La famille des échangeurs sodium-proton de mammifères (Na+/H+ Exchangers, NHE) contient 10 membres. Les formes membranaires NHE1-NHE5 sont impliquées dans la régulation du pH intracellulaire, du volume cellulaire, ainsi que dans le transport vectoriel d équivalents acide-base à travers les épithélia. NHE6, 7 et 9 sont localisés dans des compartiments intracellulaires. NHE10 est responsable de la régulation du pH de l'acrosome. Ce travail se concentre sur l isoforme NHE1 exprimée à la membrane plasmique et sur l isoforme intracellulaire NHE7. La première partie de cette thèse étudie les effets du cisplatine, un agent anticancéreux sur NHE1. Cette molécule provoque la mort cellulaire par la formation d'adduits à l'ADN. Chez les patients le cisplatine présente aussi une gamme d effets secondaires à court terme, pour la plupart neurologiques. Ces effets peuvent être si pénibles qu'ils peuvent conduire à l'interruption de l'administration de cisplatine, même si le traitement est efficace sur la tumeur elle-même. Ils sont peu susceptibles d'être liés à l'action génomique du cisplatine, et il a été proposé qu ils pourraient être causés, au moins en partie, par une action sur les membranes cellulaires. Nous avons montré, en utilisant une combinaison de techniques (microscopie électronique, imagerie en temps réel, microscopie de force atomique) que le cisplatine modifie rapidement la morphologie de la membrane cellulaire sans effets significatifs sur l organisation et les propriétés physiques de l actine corticale. Nous avons alors cherché à savoir si cet effet aurait une incidence sur les transporteurs et canaux mécanosensibles très abondants dans le système nerveux et dans les organes impliqués dans mécanosensibilité. Nous avons montré que le cisplatine est un inhibiteur non compétitif de NHE1, et qu'il bloque de façon réversible les canaux Cl- et K+ mécanosensibles VSORC et TREK1, respectivement, avec des constantes d'inhibition similaires. En revanche, des transporteurs et canaux non-mécanosensibles (GLUT1, CFTR et TASK1), sont insensibles au cisplatine. Ce nouveau mécanisme pourrait constituer un dénominateur commun pour les effets secondaires neurologiques du cisplatine. La deuxième partie de ce travail se concentre sur NHE7, un membre hautement conservé des échangeurs des compartiments intracellulaires. Des mutations dans les gènes codant ces transporteurs sont associées à des maladies cognitives et neurodégénératives. Paradoxalement, la fonction précise de ces transporteurs n est pas encore claire, car leur localisation empêche la mesure de leurs caractéristiques fonctionnelles. Le modèle communément accepté est qu ils utilisent le potassium cytoplasmique pour catalyser une fuite de protons hors des compartiments intracellulaires. Par des techniques de génétique somatique cellulaire, nous avons sélectionné une lignée de fibroblastes qui exprime un NHE7 de type sauvage à la membrane plasmique. Cela nous a permis de mesurer pour la première fois sa cinétique, sa sélectivité et ses caractéristiques pharmacologiques. Nous avons ensuite développé une stratégie et des outils pour mesurer son activité in situ en utilisant des sondes fluorescentes qui colocalisent avec cet échangeur dans les compartiments intracellulaires. Cette partie du travail montre pour la première fois que NHE7 possède des caractéristiques uniques qui en font un transporteur électroneutre de protons qui, contrairement à ce qui était supposé, acidifie les compartiments intracellulaires. Son activité se traduit par une accélération du trafic vésiculaire. Ce travail fournit des informations importantes pour comprendre les rôles physiologiques des échangeurs et leur implication dans des maladies neurologiques.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Biological fractionation of lithium isotopes by cellular Na + /H + exchangers unravels fundamental transport mechanisms

SUMMARY Lithium (Li) has a wide range of uses in science, medicine and industry but its isotopy is underexplored, except in nuclear science and in geoscience. 6 Li and 7 Li isotopic ratio exhibits the second largest variation on Earth’s surface and constitutes a widely used tool for reconstructing past oceans and climates. As large variations have been measured in mammalian organs, plants or marine species, and as 6 Li elicits stronger effects than natural Li (~95% 7 Li) a central issue is the identification and quantification of biological influence of Li isotopes distribution. We show here that membrane ion channels and Na + -Li + /H + exchangers (NHEs), strongly fractionate Li isotopes. This systematic 6 Li enrichment is driven by membrane potential for channels, and by intracellular pH for NHEs, where it displays cooperativity, a hallmark of dimeric transport. Evidencing that transport proteins discriminate between isotopes differing by one neutron, opens new avenues for transport mechanisms, Li physiology, and paleoenvironments

CD95-Mediated Proton Regulation

International audienc

Targeting oxidative stress, a crucial challenge in renal transplantation outcome

International audienc

Biological fractionation of lithium isotopes by cellular Na+/H+ exchangers unravels fundamental transport mechanisms

Summary: Lithium (Li) has a wide range of uses in science, medicine, and industry, but its isotopy is underexplored, except in nuclear science and in geoscience. 6Li and 7Li isotopic ratio exhibits the second largest variation on earth’s surface and constitutes a widely used tool for reconstructing past oceans and climates. As large variations have been measured in mammalian organs, plants or marine species, and as 6Li elicits stronger effects than natural Li (∼95% 7Li), a central issue is the identification and quantification of biological influence of Li isotopes distribution. We show that membrane ion channels and Na+-Li+/H+ exchangers (NHEs) fractionate Li isotopes. This systematic 6Li enrichment is driven by membrane potential for channels, and by intracellular pH for NHEs, where it displays cooperativity, a hallmark of dimeric transport. Evidencing that transport proteins discriminate between isotopes differing by one neutron opens new avenues for transport mechanisms, Li physiology, and paleoenvironments

Renal Ischemia Tolerance Mediated by eIF5A Hypusination Inhibition Is Regulated by a Specific Modulation of the Endoplasmic Reticulum Stress

Through kidney transplantation, ischemia/reperfusion is known to induce tissular injury due to cell energy shortage, oxidative stress, and endoplasmic reticulum (ER) stress. ER stress stems from an accumulation of unfolded or misfolded proteins in the lumen of ER, resulting in the unfolded protein response (UPR). Adaptive UPR pathways can either restore protein homeostasis or can turn into a stress pathway leading to apoptosis. We have demonstrated that N1-guanyl-1,7-diamineoheptane (GC7), a specific inhibitor of eukaryotic Initiation Factor 5A (eIF5A) hypusination, confers an ischemic protection of kidney cells by tuning their metabolism and decreasing oxidative stress, but its role on ER stress was unknown. To explore this, we used kidney cells pretreated with GC7 and submitted to either warm or cold anoxia. GC7 pretreatment promoted cell survival in an anoxic environment concomitantly to an increase in xbp1 splicing and BiP level while eiF2α phosphorylation and ATF6 nuclear level decreased. These demonstrated a specific modulation of UPR pathways. Interestingly, the pharmacological inhibition of xbp1 splicing reversed the protective effect of GC7 against anoxia. Our results demonstrated that eIF5A hypusination inhibition modulates distinctive UPR pathways, a crucial mechanism for the protection against anoxia/reoxygenation