MRTF/SRF-dependent transcriptional regulation for bleb-associated cell invasion and entosis

Nicht-apoptotische Plasmamembranausstülpungen können während der Zellmotilität und der Dissemination von Tumoren im Rahmen vieler Erkrankungen auftreten. Dabei ist die Dynamik einer Plasmamembranausstülpung durch Umgestaltung des kortikalen Aktinzytoskelett sowie der assoziierten Proteine reguliert. Unsere vorhergehenden Arbeiten stellten über das Formin mDia1-vermittelte Plasmamembranausstülpungen als treibende Kraft der entotischen, homotyptischen Zell-in-Zell-Invasion heraus, wobei eine geringe Adhäsion diese ROCK- und aktomyosin-abhängige Form der Zell-in-Zell-Invasion förderte. Die physiologischen Konsequenzen der entotischen Zell-in-Zell-Invasion sind nicht hinreichend geklärt, da neben tumor-fördernden auch inhibierende Effekte publiziert wurden. Obwohl die generellen, molekularen Grundlagen und aktin-bindenden Proteine für Plasmamembranausstülpungen weitestgehend bekannt sind, ist eine potentielle Regulation der Genexpression bei lang-andauernden Plasmamembranausstülpungen, welche bei Krebszell- oder entotischer Zell-in-Zell-Invasion beobachtet wurden, nicht aufgeklärt. Aufgrund der direkten Interaktion zwischen dem Ko-Aktivator des Serum Response Factors (SRF), nämlich Myocardin-Related Transcription Factor (MRTF-A) und Aktindynamik haben wir die Bedeutung der MRTF/SRF-gesteuerten Genregulation für Plasmamembranausstülpungen und die assoziierte, entotische Zell-in-Zell-Invasion untersucht. Wir zeigen in dieser Arbeit, dass die kortikale Kontraktilität während der Plasmamembranausstülpungen eng mit der dynamischen, zytoplasmatisch-nukleären Translokation von MRTF korreliert. Unsere Ergebnisse veranschaulichen weiterhin, dass nicht nur die Dynamik von Plasmamembranausstülpungen, sondern auch die entotische Zell-in-Zell-Invasion von MRTF/SRF abhängig ist. Wir fanden interessanterweise eine Notwendigkeit der MRTF/SRF-abhängigen Steigerung der Genexpression des mit Metastasen-assoziierten ERM-Proteins Ezrin für nicht-apoptotische Plasmamembranausstülpungen und entotische Zell-in-Zell-Invasion. Daher erschließt sich aus unseren Ergebnissen ein neuartiger Mechanismus, bei dem der aktin-abhängige Transkriptionsfaktor MRTF die Genexpression von Ezrin kontrolliert, um invasive, mit Plasmamembranausstülpungen-assoziierte Zellmotilität zu steuern. Dies hat Auswirkungen auf das allgemeine Verständnis der invasiven Zellmotilität und liefert unter Umständen neue Konzepte für die Therapie von Metastasen.Non-apoptotic plasma membrane blebbing occurs during cell motility and tumor spread in several human malignancies. Bleb dynamics are regulated through rearrangement of the cortical actin cytoskeleton and its associated proteins. Our previous studies reported the importance of plasma membrane blebbing by the formin mDia1 in providing the driving force for entotic invasion of one cell into its neighbouring cell. Entosis is a form of homotypic cell-in-cell invasion, in which low cellular adhesion induces ROCK- and actomyosin-dependent invasion. The physiological consequences of this process are not well-understood. Entotic invasion has been suggested to induce tumor promoting effects, while other studies supported a tumor suppressor role. Although the molecular requirements and actin-binding proteins controlling bleb dynamics are well characterized, the importance of a potential transcriptional regulation underlying sustained, long-term blebbing as observed during cancer cell or entotic invasion has not been studied. Given the direct association between the Serum Response Factor (SRF) coactivator Myocardin-Related Transcription Factor (MRTF-A) and actin dynamics, we addressed the impact of the MRTF/SRF transcriptional pathway for plasma membrane blebbing and bleb-associated entotic invasion. In this study, we find that cortical contractility during plasma membrane blebbing is tightly associated to dynamic MRTF cytoplasmic-nuclear shuttling. Our findings reveal that not only the dynamics of plasma membrane blebs depend on MRTF/SRF, but also entotic invasion. Interestingly, we found that MRTF/SRF-dependent upregulation of the metastasis associated ERM protein Ezrin is fundamental for non-apoptotic blebbing and entotic invasion. Thus, our results highlight a novel mechanism, by which the actin-dependent transcription factor MRTF controls Ezrin expression to facilitate bleb-associated invasive motility. These findings may have important implications in understanding invasive motility as well as for future concepts targeting metastasis