AMP-activated protein kinase (AMPK) is a metabolic energy sensor that plays a critical role in cancer cell survival and growth. While the physical microenvironment is believed to influence tumor growth and progression, its role in AMPK regulation remains largely unknown. In the present study, we evaluated AMPK response to mechanical forces and its interaction with other mechano-responsive signaling proteins, FAK and Src. Using genetically encoded biosensors that can detect AMPK activities at different subcellular locations (cytosol, plasma membrane, nucleus, mitochondria, and Golgi apparatus), we observed that AMPK responds to shear stress in a subcellular location-dependent manner in breast cancer cells (MDA-MB-231). While normal epithelial cells (MCF-10A) also similarly responded to shear stress, they are less sensitive to shear stress compared to MDA-MB-231 cells. Inhibition of FAK and Src significantly decreased the basal activity level of AMPK at all five subcellular locations in MDA-MB-231 cells and selectively blocked shear stress-induced AMPK activation. Moreover, testing with cytoskeletal drugs revealed that myosin II might be the critical mediator of shear stress-induced AMPK activation in MDA-MB-231 cells. These findings suggest that breast cancer cells and normal epithelial cells may have different mechanosensitivity in AMPK signaling and that FAK and Src as well as the myosin II-dependent signaling pathway are involved in subcellular AMPK mechanotransduction in breast cancer cells.

中文翻译：

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液流诱导的亚细胞AMPK活化及其与FAK和Src的相互作用。

AMP激活的蛋白激酶（AMPK）是一种代谢能量传感器，在癌细胞的存活和生长中起着至关重要的作用。虽然认为物理微环境会影响肿瘤的生长和进展，但其在AMPK调控中的作用仍是未知之数。在本研究中，我们评估了AMPK对机械力的反应及其与其他机械响应信号蛋白FAK和Src的相互作用。使用可以检测不同亚细胞位置（细胞质，质膜，细胞核，线粒体和高尔基体）的AMPK活性的基因编码生物传感器，我们观察到AMPK以乳腺癌亚细胞位置依赖性的方式响应剪切应力（MDA- MB-231）。正常上皮细胞（MCF-10A）对剪应力也有类似的反应，与MDA-MB-231细胞相比，它们对剪切应力的敏感性较低。抑制FAK和Src可以显着降低MDA-MB-231细胞中所有五个亚细胞位置的AMPK基础活性水平，并选择性地阻断剪切应力诱导的AMPK活化。此外，对细胞骨架药物的测试表明，肌球蛋白II可能是MDA-MB-231细胞中剪切应力诱导的AMPK活化的关键介质。这些发现表明，乳腺癌细胞和正常上皮细胞在AMPK信号传导中可能具有不同的机械敏感性，而FAK和Src以及依赖于肌球蛋白II的信号传导途径参与了乳腺癌细胞中亚细胞AMPK的机械传导。抑制FAK和Src可以显着降低MDA-MB-231细胞中所有五个亚细胞位置的AMPK基础活性水平，并选择性地阻断剪切应力诱导的AMPK活化。此外，对细胞骨架药物的测试表明，肌球蛋白II可能是MDA-MB-231细胞中剪切应力诱导的AMPK活化的关键介质。这些发现表明，乳腺癌细胞和正常上皮细胞在AMPK信号传导中可能具有不同的机械敏感性，而FAK和Src以及依赖于肌球蛋白II的信号传导途径参与了乳腺癌细胞中亚细胞AMPK的机械传导。抑制FAK和Src可以显着降低MDA-MB-231细胞中所有五个亚细胞位置的AMPK基础活性水平，并选择性地阻断剪切应力诱导的AMPK活化。此外，对细胞骨架药物的测试表明，肌球蛋白II可能是MDA-MB-231细胞中剪切应力诱导的AMPK活化的关键介质。这些发现表明，乳腺癌细胞和正常上皮细胞在AMPK信号传导中可能具有不同的机械敏感性，而FAK和Src以及依赖于肌球蛋白II的信号传导途径参与了乳腺癌细胞中亚细胞AMPK的机械传导。细胞骨架药物的测试表明，肌球蛋白II可能是MDA-MB-231细胞中剪切应力诱导的AMPK活化的关键介质。这些发现表明，乳腺癌细胞和正常上皮细胞在AMPK信号传导中可能具有不同的机械敏感性，而FAK和Src以及依赖于肌球蛋白II的信号传导途径参与了乳腺癌细胞中亚细胞AMPK的机械传导。细胞骨架药物的测试表明，肌球蛋白II可能是MDA-MB-231细胞中剪切应力诱导的AMPK活化的关键介质。这些发现表明，乳腺癌细胞和正常上皮细胞在AMPK信号传导中可能具有不同的机械敏感性，而FAK和Src以及依赖于肌球蛋白II的信号传导途径参与了乳腺癌细胞中亚细胞AMPK的机械传导。