The Role of the LRRC8A anion channel in adaptation to stress

Abstract

Cell volume regulation is essential for cellular homeostasis and adaptation to environmental osmotic changes. Upon hyperosmotic stress, cells need to rapidly restore osmotic balances in order to preserve the function of essential cellular processes and activate the adaptive responses to maximize cell survival. By using a genome-wide CRSIPR/Cas9 screening, we identified LRRC8A gene, encoding the main subunit of the LRRC8A anion channel, to be required for survival of HeLa cells under hyperosmotic conditions. The LRRC8A channel is activated by phosphorylation at the S217 via the p38 MAPK-MSK1/2 pathway. The chloride efflux mediated by activated LRRC8A anion channel is required for reduction of the intracellular chloride concentration in cells exposed to cells. The ubiquitously expressed WNK1 is a chloride-sensitive kinase activated by hyperosmotic stress that regulates electrolyte influx by NKCC1, a main effector of regulated volume increase (RVI) process. LRRC8A deletion, pharmacological inhibition or impaired phosphorylation of LRRC8A S217A prevented WNK1-NKCC1 activation, RVI and impaired survival, thus demonstrating the relevance of channel activity and its regulation by this phosphorylation mechanism upon hyperosmotic stress.

La regulación del volumen celular es esencial para la homeostasis celular y la adaptación a los cambios osmóticos ambientales. Bajo el estrés hiperosmótico, las células necesitan restablecer rápidamente el equilibrio osmótico para preservar la función de los procesos celulares esenciales y activar las respuestas adaptativas para maximizar la supervivencia celular. Mediante el uso de un cribaje CRSIPR/Cas9 genómico, hemos identificado que el gen LRRC8A, que codifica la subunidad principal del canal aniónico LRRC8A, es necesario para la supervivencia de las células HeLa en condiciones hiperosmóticas. El canal LRRC8A aniónico se activa por fosforilación en S217 a través de la vía p38 MAPK-MSK1/2. La salida de cloruro por el canal LRRC8A es necesaria para la reducción de la concentración de cloruro intracelular en las células bajo el estrés hiperosmótico. La quinasa WNK1 expresada de manera ubicua es una quinasa sensible al cloruro que se activa bajo al estrés hiperosmótico y que regula la entrada de electrolitos por NKCC1, un efector principal del proceso de incremento de volumen regulado (RVI). La deleción de LRRC8A, la inhibición farmacológica o la fosforilación blocada por LRRC8A S217A impidieron la activación de WNK1-NKCC1, RVI y la supervivencia celular, que demuestra la relevancia de la actividad del canal LRRC8A y su regulación por este mecanismo de fosforilación bajo al estrés hiperosmótico.