Regulation of membrane ruffling by polarized STIM1 and ORAI1in cortactin-rich domains

Abstract

La movilidad celular y la migración requieren la reorganización del citoesqueleto cortical en el borde principal de las células y la entrada de Ca2 + extracelular es esencial para esta reorganización. Sin embargo, la naturaleza molecular de los reguladores de esta vía es desconocida. Este trabajo contribuye a comprender el papel de STIM1 y ORAI1 en la promoción de la ondulación de la membrana al mostrar que la fosfo-STIM1 se localiza en el borde principal de las células, y que tanto phospho-STIM1 como ORAI1 se localizan conjuntamente con la cortactina (CTTN), un regulador del citoesqueleto en las zonas de rizo de la membrana. Las líneas celulares STIM1-KO y ORAI1-KO se generaron mediante la edición del genoma CRISPR / Cas9 en células U2OS. En ambos casos, las células KO presentaron una reducción notable de la entrada de Ca2 + operada por el almacén (SOCE) que se rescató mediante la expresión de STIM1-mCherry y ORAI1-mCherry. Estos resultados demostraron que SOCE regula la deformación de la membrana en el borde anterior de las células. Por otra parte, ORAI1 endógeno y ORAI1-GFP sobreexpresado coinmuno precipitado con CTTN endógeno. Este último resultado, además del fenotipo de las células KO, la preservación de la co-localización de ORAI1-CTTN durante el fruncido, y la inhibición de la rizo de la membrana por parte del inhibidor del canal de Ca2 + SKF96365, apoya aún más un vínculo funcional entre el SOCE y el fruncido de la membrana.Cell motility and migration requires the reorganization of the cortical cytoskeleton at the leading edge of cells and extracellular Ca2+ entry is essential for this reorganization. However the molecular nature of the regulators of this pathway is unknown. This work contributes to understanding the role of STIM1 and ORAI1 in the promotion of membrane ruffling by showing that phospho-STIM1 localizes at the leading edge of cells, and that both phospho-STIM1 and ORAI1 co-localize with cortactin (CTTN), a regulator of the cytoskeleton at membrane ruffling areas. STIM1-KO and ORAI1-KO cell lines were generated by CRISPR/Cas9 genome editing in U2OS cells. In both cases, KO cells presented a notable reduction of store-operated Ca2+ entry (SOCE) that was rescued by expression of STIM1-mCherry and ORAI1-mCherry. These results demonstrated that SOCE regulates membrane ruffling at the leading edge of cells. Moreover, endogenous ORAI1 and overexpressed ORAI1-GFP co-immuno precipitated with endogenous CTTN. This latter result, in addition to the KO cells’ phenotype, the preservation of ORAI1-CTTN co-localization during ruffling, and the inhibition of membrane ruffling g by the Ca2+- channel inhibitor SKF96365, further supports a functional link between SOCE and membrane ruffling.• Ministerio de Economía y Competitividad y Fondo Social Europeo. Becas BFU2011-22798 y BFU2014-52401-P, para Francisco Javier Martín Romero • Consejo de Investigación Médica. Beca MC_UU_12016 / 2, para Darío R. Alessi • Ministerio de Economía y Competitividad. Beca BES-2012-052061, para Aida María López Guerrero • Gobierno de Extremadura. Ayuda PD10081, para Patricia Tomás Martín • Ministerio de Educación, Cultura y Deporte. Beca FPU13 / 03430, para Carlos Pascual Caro • Consejo de Investigación Médica. Ayuda MR / K015869 / 1, para Graeme Ball • EMBO. Beca ASTF-311-2014, para Eulalia Pozo Guisado • Ministerio de Educación, Cultura Española y Deporte. Beca PRX14 / 00176, para Francisco Javier Martín RomeropeerReviewe