Validating the role of the MAL/SRF pathways in promoting stem-like features downstream of the P-cadherin/actin cytoskeleton complex

Abstract

O cancro da mama é uma das neoplasias mais comuns no mundo e a principal causa de morte entre as mulheres. A tumorigénese e a progressão para metastização envolve alterações nas células normais levando à crescente desorganização do epitélio e desequilíbrio da proliferação, diferenciação e migração celular. Acredita-se que a recorrência do cancro da mama é causada por uma subpopulação especifica de células tumorigénicas designada por células estaminais do cancro (CSCs). Essas células são definidas pela sua capacidade de auto-renovação em condições de não diferenciação e de resistir aos fármacos quimioterápicos e radioterapia convencionais. A aquisição de propriedades de CSCs tem sido associada com alterações nas moléculas de adesão celular (CAMs). Essas proteínas interagem com o citoesqueleto funcionando como moléculas de sinalização efetoras envolvidas nas respostas intracelular. As caderinas são um tipo de CAM com a função principal de mediar adesões célula-célula. E-cadherina é um supressor de invasão e crescimento, a sua perda de função é um pré-requisito para a invasão tumoral e formação de metástases. Por outro lado, a P-caderina é subexpressa nos cancros da mama triplo negativo (TNBC), caracterizados por um alto grau histológico e a um mau progóstico de sobrevivência dos doentes. Fio demonstrado que a P-caderina inibe a função da E-caderina de supressor de invasão. Intressantemente, a expressão da P-caderina promove propriedades estaminais em células do cancro da mama através do SRC e da integrina α6β4, os mecanismos pelos quais tal acontece permanecem desconhecidos. As caderinas intervêm nos processos dinâmicos de reorganização do citoesqueleto de actina e nas vias de sinalização. Baseado em observações anteriores do nosso grupo, hipotetizamos que a via de sinalização MRTF/SRF está envolvida na aquisição de propriedades de CSC. Tendo isso em conta, geramos um modelo transgénico de Drosophila com a expressão condicionada da P-caderina humana afetando o disco primordial da asa. Procuramos validar este modelo para estudar o efeito da P-caderina na aquisição de propriedades de células estaminais de cancro da mama e identificar moléculas de sinalização e nucleadores de actina envolvidos na aquisição deste fenótipo. Usando a Drosophila como modelo, demonstramos que a P-caderina restaura a adesão célula-célula causada pela perda de E-caderina no epitélio da Drosophila de forma similar ao que acontece nas células do cancro da mama. Foi demonstrado que a P-caderina promove a fosforilação de AKT em células de TNBC, pelo contrário, resultados no epitélio da mosca sugerem que tal pode não promover a aquisição de propriedades estaminais. Interessantemente, também observamos que o knocking down da integrina aPS2 da Drosophila ou do Src também supressa os efeitos funcionais da P-caderina na asa da Drosophila. Em conjunto, essas descobertas indicam que os mecanismos pelos quais a P-caderina afeta o desenvolvimento do disco da asa é remanescente dos os efeitos funcionais promovidos pelas propriedades das células estaminais do cancro da mama, validando o nosso modelo. Observações parecem indicar que a P-caderina induz propriedades estaminais controlando a via de sinalização MRTF-SRF a downstream. Knocking down o bs ou o MRTF da Drosophila suprimiu o fenótipo induzido pela P-caderina, apesar de a P-caderina não ter sido capaz de afetar a expressão dos genes alvo previstos da via de sinalização. Adicionalmente, os resultados indicam que knocking down os nucleadores de actina arpc2 ou spire suprimem o fenótipo P-caderina da asa. No entanto, knocking down o bs ou o MRTF da Drosophila não suprimiu ainda mais o fenótipo da asa que expressa P-caderina e tem o arpc2 knocked down, indicando que o bs ou o MRTF da Drosophila são necessários a downstream do arpc2 na mesma via de sinalização regulada pela P-caderina. Além disso, o arpc2 e o spire contribuem para a regulação da atividade da P-caderina estabilizando os níveis da proteína. Portanto, é sugerido que a P-caderina controla a via de sinalização MRTF-SRF promovendo a conversão de monómeros (G-actina) em filamentos de actina (F-actina).

Breast cancer is one of the most common neoplasms worldwide and the leading cause of cancer death amongst women. Tumorigenesis and progression to metastasis involves alterations in normal cells leading to increasing disorganization of the epithelium and disequilibrium of cellular proliferation, differentiation and migration. It is believed that breast cancer recurrence is caused by a specific tumorigenic cell subpopulation designated cancer stem cells (CSCs). These cells are defined by their ability to self-renew under non-differentiation conditions and to resist standard chemotherapeutic drugs and radiotherapy. The acquisition of CSC properties has been associated with alterations in cell adhesion molecules (CAMs). These proteins interact with the cytoskeleton functioning as signalling effector molecules involved in intracellular responses. Cadherins are a type of CAM with the essential role of mediate cell-cell adhesions. E-cadherin is a growth and invasion suppressor, its loss of function is associated with tumour invasion and metastasis formation. On the other hand, P-cadherin is overexpressed in triple negative breast carcinomas (TNBC), characterized by high histological grade and poor patient survival prognosis. It has been demonstrated that P-cadherin inhibit E-cadherin suppressive invasive function. Interestingly, P-cadherin expression promotes stem-like properties in breast cancer cells though SRC and α6β4 integrin, the mechanisms by which remain elusive. Cadherins intervene in the dynamic processes of actin cytoskeleton re-organization and signalling pathways. Based in previous observations from our group we hypothesize that MRTF/SRF pathway is involved in the acquisition of CSC properties. Taking that into account, we have generated a transgenic Drosophila model with conditional expression of human P-cadherin affecting wing disc primordium. We sought to validate this model to study P-cadherin effect in the acquisition of breast CSC features and identify signalling molecules and actin nucleators involved in the acquisition of the phenotype. Using a Drosophila model, we demonstrated that P-cadherin restores cell–cell adhesion caused by the loss of E-cadherin in Drosophila epithelium similar to what occurs in breast cancer cells. P-cadherin has been shown to promote AKT phosphorylation in TNBC cells, on contrary, results in fly epithelia suggest that it might not promote the acquisition of CSC properties. Interestingly, we also observed that knocking down the Drosophila integrin aPS2 or Src also suppresses the P-cadherin functional effects in the Drosophila wing. Taking together these findings indicate that the mechanisms by which P-cadherin affects the wing disc development are reminiscent to its functional effect in promoting breast CSC features, validating our model. Observations appear to indicate that P-cadherin induces stem cell properties by controlling the MRTF-SRF pathway downstream. Knocking down bs or Drosophila MRTF supressed the P-cadherin phenotype, even though P-cadherin was not able to affect the expression of the predicted target genes of the pathway. In addition, results indicate that knocking down the actin nucleators arpc2 or spire suppressed the P-cadherin wing phenotype. However, knocking down bs or Drosophila MRTF did not further suppress the wing phenotype expressing P-cadherin and knocking down arpc2, indicating that bs and Drosophila MRTF are required downstream of arpc2 in the same pathway regulated by P-cadherin. Moreover, arpc2 and spire contribute to the regulation of P-cadherin activity by stabilizing its protein levels. Therefore, it is suggested that P-cadherin control the MRTF-SRF pathway promoting the conversion of actin monomers (G-actin) to actin filaments (F-actin).