プロリンリッチ11（PRR11）は、ヒト非小細胞肺癌細胞において、アクチン関連タンパク質2/3複合体をリクルートすることにより、F-アクチンアセンブリを駆動していることが明らかになった

Proline-rich 11 (PRR11) drives F-actin assembly by recruiting the actin-related protein 2/3 complex in human non-small cell lung carcinoma.

• Lian Zhang
• Ying Zhang
• Yunlong Lei
• Zhili Wei
• Yi Li
• Yingxiong Wang
• Youquan Bu
• Chundong Zhang

抄録

アクチン細胞骨格は極めて動的であり、腫瘍形成を含む多くの生理・病理過程において多様な細胞機能を支えている。しかし、アクチン関連タンパク質2/3（ARP2/3）複合体を制御し、それによって癌細胞のアクチン重合と組織化を促進するメカニズムはよくわかっていません。私たちはこれまでに、プロリンリッチ11（PRR11）タンパク質が肺がんの発生に関与していることを明らかにしてきました。本研究では、免疫蛍光染色、アクチン重合アッセイ、siRNAによる遺伝子サイレンシングを用いて、細胞質のPRR11がF-アクチンの重合・組織化に関与していることを明らかにした。その結果、非小細胞肺癌細胞では、PRR11 の発現異常が F-アクチンの再配列と核の不安定性をもたらすことを明らかにしました。分子機構学的実験の結果、PRR11はARP2/3複合体と結合してF-アクチンの重合を促進し、それによってF-アクチンの細胞骨格を破壊し、核ラミナの異常な組み立てやクロマチンの再編成を引き起こすことが示唆された。ARP2/3複合体の活性を阻害することで、PRR11の過剰発現による不規則なF-アクチン重合、ラミナ集合、クロマチン再編成が抑制された。また、PRR11の変異体を用いた実験により、PRR11が異なる領域を介してF-アクチンを制御していることが明らかになった。また、PRR11のN末端またはC末端を欠失させると、F-アクチンの重合や核の不安定性に影響を与えず、100-184または100-200のアミノ酸残基を欠失させると、WT PRR11では観察されなかったアクチンコメットテールと呼ばれるF-アクチン構造が強く誘導されることを明らかにした。これらの知見は、ヒト非小細胞肺癌細胞において、細胞質PRR11がARP2/3複合体をリクルートすることにより、F-アクチンの集合と核の安定性を制御する上で重要な役割を果たしていることを示しています。

The actin cytoskeleton is extremely dynamic and supports diverse cellular functions in many physiological and pathological processes, including tumorigenesis. However, the mechanisms that regulate the actin-related protein 2/3 (ARP2/3) complex and thereby promote actin polymerization and organization in cancer cells are not well-understood. We previously implicated the proline-rich 11 (PRR11) protein in lung cancer development. In this study, using immunofluorescence staining, actin polymerization assays, and siRNA-mediated gene silencing, we uncovered that cytoplasmic PRR11 is involved in F-actin polymerization and organization. We found that dysregulation of PRR11 expression results in F-actin rearrangement and nuclear instability in non-small cell lung cancer cells. Results from molecular mechanistic experiments indicated that PRR11 associates with and recruits the ARP2/3 complex, facilitates F-actin polymerization, and thereby disrupts the F-actin cytoskeleton, leading to abnormal nuclear lamina assembly and chromatin reorganization. Inhibition of the ARP2/3 complex activity abolished irregular F-actin polymerization, lamina assembly, and chromatin reorganization due to PRR11 overexpression. Notably, experiments with truncated PRR11 variants revealed that PRR11 regulates F-actin through different regions. We found that deletion of either the N or C terminus of PRR11 abrogates its effects on F-actin polymerization and nuclear instability and that deletion of amino acid residues 100-184 or 100-200 strongly induces an F-actin structure called the actin comet tail, not observed with WT PRR11. Our findings indicate that cytoplasmic PRR11 plays an essential role in regulating F-actin assembly and nuclear stability by recruiting the ARP2/3 complex in human non-small cell lung carcinoma cells.

© 2020 Zhang et al.