Study of the metabolic conditions involved in monocarboxylate transporter MCT1 internalization in human cancer cell lines

Abstract

Cancer is a complex disease that represents a vast problem worldwide due to its high incidence and mortality, being the second leading cause of death globally. Even with the decrease of mortality in many countries, the incidence of this disease will increase, causing serious problems even in countries where health systems are more advanced. So, efforts have been made in order to identify new-targeted therapies. In the past decade, it has been reported that the monocarboxylate transporter MCT1 is highly expressed in multiple cancer types. MCT1 is a symporter that is responsible for the influx of lactate across the cell membrane and, in cancer cells, it supplies their metabolism and their rapid proliferation and expansion. This makes it a potential target molecule for therapy as well as a useful prognostic factor. This project aimed at evaluating the expression and localization of the EGFP-MCT1 transporter, by confocal microscopy, in U2OS cells, edited by the CRISPR-Cas9 technology, and grown under different metabolic conditions or in the presence of specific compounds. In this work we show that the EGFP-MCT1 transporter remains stable at the plasma membrane, in cells incubated in a medium without glucose or glutamine. These results highlight the relevance of expressing nutrient transporters at an endogenous level to study their intracellular trafficking. Additionally, our preliminary studies suggest the involvement of the Wnt signaling pathway in MCT1 internalization. We found that the presence of lithium chloride (LiCl), an activator of the Wnt pathway, also seems to lead to an increased MCT1 internalization, after 24 h of incubation. The results obtained in this study will contribute towards a better understanding of the molecular mechanisms involved in the expression and endocytic regulation of MCT1, and open novel therapeutic possibilities in the fight against tumors.

O cancro é uma doença complexa que representa um vasto problema mundial devido ao seu nível de incidência e mortalidade, sendo a segunda causa de morte no mundo. Mesmo com a diminuição da mortalidade em muitos países, a incidência desta doença na população continuará a aumentar, o que irá causar sérios problemas, mesmo em países com sistemas de saúde mais avançados. Assim, vários esforços têm sido feitos a fim de identificar novas terapias direcionadas. Na última década, foi descrito que o transportador de monocarboxilatos MCT1 é altamente expresso em vários tipos de cancro. O MCT1 é um transportador responsável pelo influxo de lactato através da membrana plasmática e, em células cancerígenas, promove o seu metabolismo e a sua rápida proliferação e expansão. Assim, o MCT1 é potencialmente uma molécula alvo que poderá ser usada para fins terapêuticos, bem como um fator de prognóstico útil. Este projeto teve como objetivo avaliar a expressão e localização do transportador EGFP-MCT1, por microscopia confocal, em células U2OS, editas pela tecnologia CRISPR-Cas9, e crescidas em diferentes condições metabólicas ou na presença de compostos específicos. Demonstrámos que o transportador EGFP-MCT1 permanece estável na membrana plasmática, em células incubadas num meio sem glucose ou glutamina. Estes resultados evidenciam a relevância de expressar transportadores de nutrientes a um nível endógeno para estudar o seu tráfego intracelular. Adicionalmente, os nossos estudos preliminares sugerem o envolvimento da via de sinalização Wnt na internalização do MCT1. Verificámos que a presença de cloreto de lítio (LiCl), um ativador da via Wnt, parece levar ao aumento da internalização do MCT1, após 24 h de incubação. Os resultados obtidos neste estudo pretendem contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos moleculares envolvidos na expressão e regulação endocítiva de MCT1, e, futuramente, abrir novas possibilidades terapêuticas no combate tumoral.