The role of the exocyst in development and maintaining of cell migration structures

Abstract

Exocyst je hetero-oktamérny proteínový komplex, ktorý sprostredkováva cielenie sekretorických vačkov na špecifické miesta plazmatickej membrány pre polarizovanú exocytózu. Dlho bolo známe, že exocyst je dôležitý v procesoch ako pučanie kvasiniek, cytokinéza, polarizácia epitélií a vetvenie neuritov. Nedávno sa však ukázalo, že exocyst hrá rolu aj v regulácii aktínového cytoskeletu a v bunkovej migrácii. Exocyst je dôležitý pre tvorbu štruktúr, ktoré bunka tvorí, aby mohla migrovať. Takýmito štruktúrami sú lamelipódiá a filopódiá v pohyblivých bunkách a invadopódiá v invazívnych rakovinových bunkách. Všetky tieto štruktúry sú výčnelky plazmatickej membrány a ich základom sú aktínové vlákna. Podjednotka exocystu Exo70 interaguje s Arp2/3 komplexom, ktorý katalyzuje vetvenie aktínových filamentov. Väzbou a aktivovaním Arp2/3 komplexu exocyst sprostredkováva polymerizáciu aktínu, ktorá má za následok tvorbu vyššie spomínaných membránových výbežkov. Exocyst tiež sprostredkováva špecifickú lokalizáciu Arp2/3 komplexu na miesta, ktoré sa majú stať membránovými výčnelkami. Ďalšou úlohou exocystu je sekrécia matrixových metalloproteáz (MMPs), ktoré degradujú extracelulárnu matrix, čo je proces nevyhnutný v invazivite nádorových buniek. Exocyst je súčasťou signálnej kaskády vedúcej od cytokínov TNF-α a IL-1...

The exocyst is a hetero-octameric protein complex which mediates tethering secretory vesicles to specific sites of plasma membrane for polarized exocytosis. The exocyst was long known to contribute to processes such as yeast budding, cytokinesis, epithelia polarization and neurite outgrowth. Recently, the role of the exocyst in regulation of actin cytoskeleton and cell migration was discovered. It was shown, that the exocyst is important for formation of cell migration structures such as lamellipodia and filopodia in motile cells and invadopodia in invasive cancer cells. These structures are all actin-based membrane protrusions and the exocyst can through its Exo70 subunit interact with the Arp2/3 complex, the activator of actin nucleation. By binding and activating the Arp2/3 complex, the exocyst mediates actin polymerization resulting in formation of these membrane protrusions. Furthermore, the exocyst probably targets the Arp2/3 complex to specific sites of plasma membrane that are intended to become membrane protrusions. In addition, the exocyst mediates secretion of matrix metalloproteinases (MMPs) in invadopodia. MMPs are important for degradation of the extracellular matrix, an essential process in cancer cell invasion. The exocyst seems to be part of the cascade downstream of cytokines...