ADP-ribosylation Factor 1 Controls the Activation of the Phosphatidylinositol 3-Kinase Pathway to Regulate Epidermal Growth Factor-dependent Growth and Migration of Breast Cancer Cells

Abstract

Activation of intracellular signaling pathways by growth factors is one of the major causes of cancer development and progression. Recent studies have demonstrated that monomeric G proteins of the Ras family are key regulators of cell proliferation, migration, and invasion. Using an invasive breast cancer cell lines, we demonstrate that the ADP-ribosylation factor 1 (ARF1), a small GTPase classically associated with the Golgi, is an important regulator of the biological effects induced by epidermal growth factor. Here, we show that this ARF isoform is activated following epidermal growth factor stimulation and that, in MDA-MB-231 cells, ARF1 is found in dynamic plasma membrane ruffles. Inhibition of endogenous ARF1 expression results in the inhibition of breast cancer cell migration and proliferation. The underlying mechanism involves the activation of the phosphatidylinositol 3-kinase pathway. Our data demonstrate that depletion of ARF1 markedly impairs the recruitment of the phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit (p110␣) to the plasma membrane, and the association of the regulatory subunit (p85␣) to the activated receptor. These results uncover a novel molecular mechanism by which ARF1 regulates breast cancer cell growth and invasion during cancer progression.

Les protéines ARF

“…Les isoformes ARF1 à ARF5 [5]. Des arguments récents ont suggéré qu'ARF1, l'isoforme typiquement localisée dans l'appareil de Golgi, pourrait également être associée à la membrane plasmique [6].…”

“…Nous nous sommes donc employés à vérifier ensuite si ARF1 était elle aussi surexprimée dans les cellules cancéreuses et si elle pouvait être associée à la membrane plasmique. Nous avons montré que tout comme ARF6, ARF1 était présente en grande quantité dans les lignées hautement invasives et qu'en plus d'être localisée dans l'appareil de Golgi, cette isoforme cohabitait avec l'actine dans les ondulations dynamiques membranaires [5]. [5].…”

“…Nous avons montré que tout comme ARF6, ARF1 était présente en grande quantité dans les lignées hautement invasives et qu'en plus d'être localisée dans l'appareil de Golgi, cette isoforme cohabitait avec l'actine dans les ondulations dynamiques membranaires [5]. [5]. Parce qu'ARF1, associée à l'appareil de Golgi, joue un rôle très important dans la voie de sécrétion, nous avons d'abord vérifié que le récepteur de l'EGF était fonctionnel et ancré à la membrane plasmique dans notre modèle expérimental.…”

“…Parce qu'ARF1, associée à l'appareil de Golgi, joue un rôle très important dans la voie de sécrétion, nous avons d'abord vérifié que le récepteur de l'EGF était fonctionnel et ancré à la membrane plasmique dans notre modèle expérimental. Comme nous l'avons mentionné précédemment, la déplétion d'ARF1 seule n'a pas modifié la capacité du récepteur de l'EGF à être orienté vers les membranes plasmiques, à être activé et à stimuler la voie mitogénique Erk [5]. Cependant, lorsque nous avons examiné l'activation de la voie PI3K, nous avons remarqué une inhibition spécifique de l'activation de cette cascade de signalisation assurant la survie cellulaire, processus essentiel pour la progression du cancer.…”

“…Ainsi, nous avons démontré qu'en l'absence d'ARF1, l'activation de la PI3K est affectée puisque le recrutement même de la sous-unité régulatrice de la PI3K (p85 ) à l'EGFR, ainsi que la translocation de la sous-unité catalytique (p110 ) à la membrane sont inhibés. En contrepartie, l'activation d'ARF6 demeure nécessaire à l'activation de la voie mitogénique (Erk) [5]. Ces résul-tats cumulés permettent donc d'attribuer un rôle d'interrupteur moléculaire aux petites GTPases ARF1 et ARF6 ; ARF1 déclenche l'activation de la voie PI3K ; ARF6 est importante pour la voie MAPK (Figure 2) [5,7].…”