Expression and internalization analysis of nutrient transporters in mammalian cells

Abstract

Vários são os transportadores de nutrientes cruciais para o correto desenvolvimento e adequada manutenção do organismo. Neste estudo focamo-nos em dois grupos, os transportadores de ácidos monocarboxílicos (MCTs) e os transportadores de cobre (CTRs). Os primeiros – MCTs - são responsáveis pelo influxo e / ou efluxo de ácidos monocarboxílicos das células, como o lactato. Uma elevada percentagem de tumores produz energia via glicólise, um processo denominado efeito Warburg, que resulta na elevada produção de lactato, e exportação deste por meio dos MCTs. Por sua vez, o lactato exportado fornece-lhes a capacidade de proliferar e aumentar a malignidade do tumor. As células de Sertoli também mantêm uma elevada taxa glicolítica e de exportação de lactato, que é posteriormente importado pelas células germinativas masculinas. Contudo, estas células não demonstram os fenótipos cancerígenos associados a este metabolismo semelhante ao efeito Warburg. O MCT4 é um dos dois MCTs cuja sobre expressão está presente numa grande variedade de cancros, para além de ser um elemento-chave no exporte de lactato das células de Sertoli. Assim, um dos objetivos deste trabalho consistiu na comparação da expressão e do tráfego do MCT4 em células cancerígenas versus células de Sertoli. E assim, detetamos que após tratamentos de hipoglicemia ou na ausência total de glicose, o MCT4 é internalizado na linha celular PC-3, e em resposta a tratamentos de concentração fisiológica de glucose ou hiperglicémicos a sua localização na membrana plasmática é mantida. No entanto, na linha celular de Sertoli TM4, o MCT4 não parece ser internalizado. Para além disso, a expressão proteica do MCT4 não varia significativamente quer entre tratamentos, quer entre linhas celulares. No entanto, são necessários estudos adicionais para melhor caracterizar o tráfego do MCT4 nestas linhas celulares. O cobre (Cu) é um ião metálico que desempenha um papel crucial em todos os seres vivos, atuando como cofator de várias enzimas fundamentais. No entanto, o estudo do Cu ganha importância quando se considera o seu envolvimento nos fenómenos de progressão do cancro, tais como, angiogénese e metastização. A importação celular de Cu ocorre via dois transportadores principais, CTR1 e CTR2. Com isso em mente, geramos um conjunto de valiosas ferramentas biomoleculares que serão utilizadas no futuro para estudar a expressão e o tráfego dos transportadores de cobre CTR1 e CTR2.

There are several crucial nutrient transporters needed for proper organismal Development and maintenance. In this study we focused on two groups of transmembrane transporters, the monocarboxylate transporters (MCTs) and copper transporters (CTRs) some of these key players. MCTs are responsible for the influx and/or efflux of monocarboxylic acids, as lactate. A high percentage of solid tumors produce energy through glycolysis, a process named the Warburg effect, which results in high production of lactate, and export via MCTs, providing them the ability to proliferate and increase tumor malignancy. Sertoli cells also maintain a high glycolytic production of lactate, to be imported by developing germ cells, without the cancerous-like phenotypes. MCT4 is one of the two MCTs which overexpression is present in a more variety of cancer types, and is also a key player in lactate export from Sertoli cells. Hence, one of the main objectives of this work was to compare the expression and trafficking of MCT4 in cancer versus Sertoli cells, as there are few studies on this matter. We detected that upon hypoglycemic or zero glucose treatments, MCT4 is internalized in the PC-3 Prostate cancer cell line, and in physiological or hyperglycemic treatments its plasma membrane location is maintained. However, in the TM4 Sertoli cell line, MCT4 does not seem to be internalized. Furthermore, MCT4 protein expression levels do not change significatively in either of the cell lines nor between them, in all of the glucose treatments. Nevertheless, more studies and diverse techniques are needed to better characterize MCT4 trafficking in these cell types. Copper (Cu) is an essential metal ion with a crucial role in the biochemistry of every living organism, acting as a cofactor for several enzymes. Moreover, the study of Cu gains importance when considering its involvement in cancer progression phenomena, namely angiogenesis, and metastasis. The cellular Cu uptake occurs through two major copper transporters, CTR1 and CTR2. With that in mind, we generated a set of valuable biomolecular tools that will be used in the future to study the expression and trafficking of copper transporters CTR1 and CTR2.