Il ruolo degli invadopodi nella disseminazione tumorale e la loro regolazione nello spazio e nel tempo

Invadopodia are specialised actin-rich protrusions that facilitate cancer cell invasion and metastasis by degrading the extracellular matrix. This thesis investigates the key structural components of invadopodia and their role in invadopodia function. Furthermore, it explores invadopodia formation, dynamics and regulation, highlighting the complex interplay between intracellular signalling and the tumour microenvironment in driving invadopodia-dependent ECM degradation. Experimental results reveal that MT1-MMP, beyond its known proteolytic activity, plays a crucial role in directing invadopodia assembly and mechanical force production, deriving from actin polymerisation. This work also explores the involvement of caveolae in the spatial regulation of invadopodia, demonstrating that caveola recruitment precedes and is required for invadosome formation and activity. In turn, invadopodia disruption results in the accumulation of fibril-associated caveolae. This uncovers a reciprocal interplay between these two plasma membrane structures that coordinates matrix engagement and remodelling to support tumour cell dissemination. The identification of ARHGAP17, a Cdc42-specific RhoGAP, as a negative regulator of invadopodia formation further underlines the important role played out by intracellular signalling. In fact, the experimental data characterise a novel ARHGAP17-mediated signalling pathway in which ARHGAP17 controls the spatiotemporal activity of Cdc42 during invadopodia turnover. In particular it moves from the invadopodium ring to the core, inducing invadopodia disassembly. This process is mediated by ARHGAP17 interaction with the Cdc42 effector CIP4. These findings offer new insights into the molecular processes essential for cancer metastasis, presenting potential therapeutic targets to inhibit tumour spread.

Gli invadopodi sono protrusioni specializzate ricche di actina che facilitano l'invasione e la metastasi delle cellule tumorali degradando la matrice extracellulare. Questa tesi indaga i principali componenti strutturali degli invadopodi e il loro ruolo nella funzione di essi. Inoltre, esplora la formazione, la dinamica e la regolazione degli invadopodi, evidenziando la complessa interazione tra i segnali intracellulari e il microambiente tumorale nella degradazione della matrice extracellulare mediata dagli invadopodi. I risultati sperimentali rivelano che MT1-MMP, oltre alla sua nota attività proteolitica, svolge un ruolo cruciale nel dirigere l'assemblaggio degli invadopodi e la produzione di forza meccanica derivante dalla polimerizzazione dell'actina. Questo lavoro esplora anche il coinvolgimento delle caveole nella regolazione spaziale degli invadopodi, dimostrando che il reclutamento delle caveole precede ed è necessario per la loro formazione e attività . A sua volta, la disgregazione degli invadopodi comporta un accumulo di caveole associate alle fibrille. L'interazione reciproca tra queste due strutture della membrana plasmatica coordina l'adesione alla matrice e il suo rimodellamento, supportando la disseminazione delle cellule tumorali. L'identificazione di ARHGAP17, una RhoGAP specifica per Cdc42, come regolatore negativo della formazione degli invadopodi, sottolinea ulteriormente l'importante ruolo svolto dai segnali intracellulari. Infatti, i dati sperimentali caratterizzano un nuovo pathway di segnalazione mediato da ARHGAP17, in cui esso controlla l'attività spaziotemporale di Cdc42 durante il turnover degli invadopodi. In particolare, ARHGAP17 si sposta dall'anello al nucleo degli invadopodi, inducendone lo smantellamento. Il processo sopra descritto è mediato dall'interazione di ARHGAP17 con l'effettore di Cdc42, CIP4. Questi risultati offrono nuove prospettive sui processi molecolari essenziali per il processo di metastatizzazione, presentando potenziali target terapeutici per ibloccare la diffusione tumorale.