David Bernard, Malgorzata Tokarska-Schlattner, Anda Huna, Patrice Thérond, Isabelle Hininger-Favier, Sophie Vacher, Patricia S. Steeg, Céline Desbourdes, Guilhem Clary, Philippe Chafey, Morgane Le Gall, Imran Khan, Jérôme Guitton, Olivier De Wever, Christelle Machon, Alyssa Carlson, Ivan Bièche, Teresita Padilla-Benavides, Cécile Cottet-Rousselle, Uwe Schlattner, Stéphane Attia, Béatrice Nawrocki-Raby, Cédric Broussard, Frédéric Lamarche, Mathieu Boissan, Joël Raingeaud, Marie-Lise Lacombe, Claire Calmel, Eric Fontaine, Centre de Recherche Saint-Antoine (CR Saint-Antoine), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Saint-Antoine [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Laboratory of Fundamental and Applied Bioenergetics = Laboratoire de bioénergétique fondamentale et appliquée (LBFA), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Grenoble Alpes (UGA), Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT), Wesleyan University, National Cancer Institute [Bethesda] (NCI-NIH), National Institutes of Health [Bethesda] (NIH), Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (UNICANCER/CRCL), Centre Léon Bérard [Lyon]-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Léon Bérard [Lyon], Institut Curie [Paris], Pathologies Pulmonaires et Plasticité Cellulaire - UMR-S 1250 (P3CELL), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Dynamique des cellules tumorales (UMR1279), Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay, Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), AP-HP Hôpital Bicêtre (Le Kremlin-Bicêtre), Biostatistique, traitement et modélisation des données biologiques (BioSDTM - URP_7537), Université de Paris (UP), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), CHU Tenon [AP-HP], Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), raingeaud, joel, Centre de Recherche Saint-Antoine (CRSA), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU), Universiteit Gent = Ghent University (UGENT), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Université Paris Cité (UPCité), and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Background Mitochondrial nucleoside diphosphate kinase (NDPK-D, NME4, NM23-H4) is a multifunctional enzyme mainly localized in the intermembrane space, bound to the inner membrane. Results We constructed loss-of-function mutants of NDPK-D, lacking either NDP kinase activity or membrane interaction and expressed mutants or wild-type protein in cancer cells. In a complementary approach, we performed depletion of NDPK-D by RNA interference. Both loss-of-function mutations and NDPK-D depletion promoted epithelial-mesenchymal transition and increased migratory and invasive potential. Immunocompromised mice developed more metastases when injected with cells expressing mutant NDPK-D as compared to wild-type. This metastatic reprogramming is a consequence of mitochondrial alterations, including fragmentation and loss of mitochondria, a metabolic switch from respiration to glycolysis, increased ROS generation, and further metabolic changes in mitochondria, all of which can trigger pro-metastatic protein expression and signaling cascades. In human cancer, NME4 expression is negatively associated with markers of epithelial-mesenchymal transition and tumor aggressiveness and a good prognosis factor for beneficial clinical outcome. Conclusions These data demonstrate NME4 as a novel metastasis suppressor gene, the first localizing to mitochondria, pointing to a role of mitochondria in metastatic dissemination.