Abstract The involvement of G-Protein-Coupled Receptors’ (GPCR) location bias in diverse cellular functions and their misregulation in pathology is an underexplored territory. HCAR1, a GPCR for lactate is linked to cancer progression, mainly due to Warburg effect, but its mechanism of action remains elusive. Here, we show HCAR1 has a nuclear localization, capable of signaling intranuclearly to induce nuclear-ERK and AKT phosphorylation concomitant with higher cancer cell proliferation and survival. We determine its nuclear interactome, proving its involvement in protein-translation and DNA-damage repair. Nuclear HCAR1 (N-HCAR1) directly interacts with chromatin/DNA promoting expression of genes involved in cellular migration. Notably, we show N-HCAR1 particularly regulates a broader transcriptomic signature than its PM counterpart, emphasizing on the facts that functional output of N-HCAR1 is larger than PM localized HCAR1. Our study presents several unprecedented processes by which a GPCR through location-biased activity regulate various cellular functions and how cancer cells exploit these.

Neuroblastoma remains a formidable challenge in pediatric oncology, representing 15% of cancer-related mortalities in children. Despite advancements in combinatorial and targeted treatments improving survival rates, nearly 50% of patients with high-risk neuroblastoma will ultimately succumb to their disease. Dysregulation of the epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a key mechanism of tumor cell dissemination, resulting in metastasis and poor outcomes in many cancers. Our prior work identified PRMT5 as a key regulator of EMT via methylation of AKT at arginine 15, enhancing the expression of EMT-driving transcription factors and facilitating metastasis. Here, we identify that PRMT5 directly regulates the transcription of the epidermal growth factor receptor (EGFR). PRMT5, through independent modulation of the EGFR and AKT pathways, orchestrates the activation of NFκB, resulting in the upregulation of the pro-EMT transcription factors ZEB1, SNAIL, and TWIST1. Notably, EGFR and AKT form a compensatory feedback loop, reinforcing the expression of these EMT transcription factors. Small molecule inhibition of PRMT5 methyltransferase activity disrupts EGFR/AKT signaling, suppresses EMT transcription factor expression and ablates tumor growth in vivo. Our findings underscore the pivotal role of PRMT5 in the control of the EMT program in high-risk neuroblastoma.

The sub-retina, composed of the choroid and the retinal pigment epithelium (RPE), bears a critical role in proper vision. In addition to phagocytosis of photoreceptor debris, the RPE shuttles oxygen and nutrients to the neuroretina. For their own energy production, RPE cells mainly rely on lactate, a major by-product of glycolysis. Lactate in turn is believed to convey most of its biological effects via the HCAR1 receptor. Here, we show that the lactate-specific receptor, HCAR1, is exclusively expressed in the RPE cells and that Hcar1-/- mice exhibit a substantially thinner choroid vasculature during development. Notably, the angiogenic properties of lactate on the choroid are impacted by the absence of Hcar1. Hcar1-deficient mice exhibit elevated endoplasmic reticulum (ER) stress along with eIF2α phosphorylation, a significant decrease in the global protein translation rate, and a lower proliferation rate of choroidal vasculature. Strikingly, inhibition of the Integrated Stress Response using an inhibitor of eIF2α phosphorylation (ISRIB) restores protein translation and rescues choroidal thinning. These results provide evidence that lactate signalling via HCAR1 is important for choroidal development/angiogenesis and highlight the importance of this receptor in establishing mature vision.

The sub-retina, composed of the choroid and the retinal pigment epithelium (RPE), bears a critical role in proper vision. In addition to phagocytosis of photoreceptor debris, the RPE shuttles oxygen and nutrients to the neuroretina. For their own energy production, RPE cells mainly rely on lactate, a major by-product of glycolysis. Lactate in turn is believed to convey most of its biological effects via the HCAR1 receptor. Here, the lactate-specific receptor, HCAR1, is found to be exclusively expressed in the RPE cells within the sub-retina and that Hcar1-/- mice exhibit a substantially thinner choroidal vasculature during development. Notably, the angiogenic properties of lactate on the choroid are impacted by the absence of Hcar1. HCAR1-deficient mice exhibit elevated endoplasmic reticulum (ER) stress along with eIF2α phosphorylation, a significant decrease in the global protein translation rate, and a lower proliferation rate of choroidal vasculature. Strikingly, inhibition of the Integrated Stress Response using an inhibitor which reverses the effect of eIF2α phosphorylation (ISRIB), restores protein translation and rescues choroidal thinning. These results provide evidence that lactate signalling via HCAR1 is important for choroidal development/angiogenesis and highlight the importance of this receptor in establishing mature vision.