Roles of WIP and WICH/WIRE proteins in formation and maturation of invasive protrusions in human breast cancer cells

Abstract

Metastasis is a multistep process wherein cancer cells separate from the primary tumour, cross the surrounding extracellular matrix (ECM), and disperse throughout the body to reach distant tissues where they proliferate and establish themselves as a secondary tumour. Metastasis involves several intracellular processes including signal cascades, some of which reorganize the actin cytoskeleton. Matrix-cell interaction is thus essential in the first steps of cancer progression, as it adapts internal signalling pathways in response to external stimuli from the ECM, modulating cell invasiveness and motility. Cancer cells develop specialised invasive membrane protrusions to migrate across the ECM. WIP (WASP-interacting protein) is located at these protrusions and its mRNA levels correlate to poor prognosis in diverse cancer types. WIP and the closely related WICH/WIRE interact with N-WASP, to form complexes that might participate in cancer invasion. In this study, we aimed to elucidate the contribution of WIP and WICH/WIRE to this invasive behaviour by examining 2D and 3D invasion by cancer cells that lack WIP or WICH/WIRE. WIP, but not WICH/WIRE, is highly expressed in basal B breast cancer cells in contrast to luminal cells. Although both proteins play supporting roles in cancer invasion by recruiting N-WASP and Nck, WIP might replace WICH/WIRE in this process. We demonstrate here that WIP and WICH/WIRE are implicated in efficient invasion of MDA-MB-231 breast cancer cells, by regulating adhesion and ECM remodelling through FAK and Src kinases. Furthermore, we suggest that WIP constitutes a therapeutic target in metastasis-directed treatment and a prognosis marker for breast cancer patients.

El proceso de metástasis se compone de varios pasos a través de los cuales las células tumorales se separan del tumor inicial o primario, invaden a través de la matriz extracelular que rodea al tumor, y se dispersan hacia tejidos distantes, donde proliferan y establecen un tumor secundario. Hay muchos procesos intracelulares que regulan la metástasis, incluyendo cascadas de señalización, algunas de las cuales están implicadas en la reorganización del citoesqueleto de actina. Por tanto, la interacción de la célula con la matriz extracelular es esencial en los primeros pasos de la progresión tumoral, ya que esta interacción contribuye a la adaptación de vías de señalización intracelulares en respuesta a estímulos externos procedentes de la matriz, contribuyendo así a modular la invasividad y motilidad celulares. Las células tumorales desarrollan protrusiones de la membrana especializadas para invadir y migrar a través de la matriz extracelular. WIP (del inglés “WASP-interacting protein”) se localiza en estas protrusiones, y los niveles de expresión de su ARN mensajero se correlacionan con una mala prognosis en varios tipos de cáncer. WIP y WICH/WIRE (otro miembro de la familia WIP) interaccionan con N-WASP, formando un complejo que podría participar en el proceso de invasión tumoral. En este estudio, nos propusimos elucidar la contribución de WIP y WICH/WIRE en el comportamiento invasivo de células tumorales deficientes en WIP o WICH/WIRE. Sólo WIP se expresa de forma abundante en células de cáncer de mama de fenotipo basal B, a diferencia de aquellas de fenotipo luminal. Aunque ambas proteínas contribuyen al reclutamiento de N-WASP y Nck contribuyendo así a la invasión, WIP es capaz de reemplazar a WICH/ WIRE en este proceso. En este estudio demostramos además que WIP y WICH/WIRE son necesarias para que las células MDA-MB-231 invadan de forma eficiente, ya que a través de las kinasas FAK y Src regulan la adhesión celular y la degradación de la matriz extracelular. Además, proponemos que WIP podría utilizarse como marcador pronóstico y diana terapéutica en pacientes de cáncer de mama metastásico.