Nuclear myosin 1 and its role in the regulation of plasma membrane tension

Abstract

Myosin 1c (Myo1c) je molekulární motor působící v regulaci mechanosenzitivních kanálů, exocytóze, endocytóze či motilitě buněk a přispivá také k udržování tenze cytoplazmatické membrány, kde funguje jako dynamická spojka mezi membránou a kortikálním aktinovým cytoskeletem. Jaderný myosin 1 (NM1), isoforma Myo1c, byl zatím detailně popsán pouze v jádře, kde se podílí například na procesu transkripce či remodelace chromatinu. Bylo ale zjištěno, že přestože byly oba proteiny tradičně považovány za čistě cytoplazmatické či jaderné, ve skutečnosti se na jaderných procesech podílejí všechny isoformy myosinu 1c a všechny jsou přítomny také v cytoplazmě. Cílem této práce bylo charakterizovat funkční význam NM1 v cytoplazmě. Zjistili jsme, že je NM1 lokalizován rovnoměrně na cytoplazmatické membráně a je silně koncentrován zejména na okrajích buněk. Měření na mikroskopu atomárních sil dále prokázalo významný nárůst v elasticitě plazmatické membrány NM1 knockout fibroblastů, což naznačuje narušení mechanismu regulujícího membránovou tenzi buněk v důsledku ztráty NM1. Jelikož je vyšší elasticita membrány a deformovatelnost charakteristickým znakem rakovinných buněk a pravděpodobně zvyšuje jejich metastatický potenciál, navrhujeme, že by delece nebo mutace v NM1 mohly vést k vyšší náchylnosti k metastázám....

Myosin 1c (Myo1c) is a molecular motor involved in regulation of tension-gated ion channels, exocytosis, endocytosis, motility and other membrane-related events. Moreover, it acts as a dynamic linker between the cell membrane and cortical actin network, contributing to the maintenance of plasma membrane tension. In contrast, nuclear myosin 1 (NM1), an isoform of Myo1c, has been described only in the nucleus where it participates in various nuclear processes, including transcription or chromatin remodeling. However, although traditionally regarded as exclusively cytoplasmic or nuclear, all myosin 1c isoforms participate in nuclear functions and they are present in the cytoplasm as well. The main focus of this study was to characterize the functional significance of NM1 in the cytoplasm. We have found that NM1 localizes to plasma membrane and shows a uniform punctuated distribution with a high concentration at the cell periphery. Moreover, atomic force microscopy measurements of mouse NM1 KO fibroblasts revealed a significant increase in an overall plasma membrane elasticity in comparison to WT cells, indicating a disruption in the regulation of plasma membrane tension caused by the loss of NM1. Since a higher membrane elasticity and deformability is a characteristic marker of cancer cells,...