STTT【卵巢癌】: 靶向CRL4通过诱导线粒体自噬抑制化疗耐药卵巢癌生长

导读

化疗耐药一直是卵巢癌(OC)预后的瓶颈。已有研究表明，线粒体在细胞对化疗的反应中起着至关重要的作用，线粒体动力学失调与OC等疾病有着错综复杂的联系，但其潜在机制仍不明确。在这里，我们展示了一种新的机制，CRL4CUL4A/DDB1通过调节线粒体动力学和线粒体自噬来调控OC细胞的化疗耐药性。CRL4CUL4A/DDB1缺失通过上调AMPKDER172和MFFSer172/α的磷酸化，进而将DRP1招募到线粒体，从而促进线粒体的自噬。CRL4CUL4A/DDB1缺失通过Parkin-PINK1途径刺激线粒体自噬，以降解功能障碍和碎片化的线粒体。重要的是，CRL4CUL4A/DDB1缺失抑制了OC细胞的增殖，而抑制自噬则部分逆转了这种破坏。我们的发现为CRL4 E3泛素连接酶复合体在调节线粒体自噬、线粒体自噬和OC化疗耐药中的多方面功能提供了新的见解。阻断CRL4CUL4A/DDB1和丝裂原吞噬可能是克服OC化疗耐药的一种有前途的治疗策略。

论文ID

题目：Targeting CRL4 suppresses chemoresistant ovarian cancer growth by inducing mitophagy

译名：靶向CRL4通过诱导线粒体自噬抑制化疗耐药卵巢癌生长

期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy                                      

IF：38.104

发表时间：2022.12.9

通讯作者单位:四川大学

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41392-022-01253-y

主要内容

卵巢癌(OC)是女性最常见的第11位癌症，也是世界第五大癌症相关死亡原因，据估计，2020年新诊断病例为314,000例，死亡人数约为207,000人。OC是最致命的妇科癌症。由于OC的无症状发展，例如可以伪装成其他非恶性疾病的可疑体征和症状，以及缺乏明确的筛查工具，大多数OC患者被诊断为晚期，即使在发达国家也是如此。顺铂仍是OC的一线治疗药物。然而，化疗耐药经常发生，导致晚期OC患者的五年存活率仅为20%-30%，多年来没有明显改善。

以铂为基础的主要全身化疗是包括卵巢癌(OC)在内的多种恶性肿瘤的首选疗法。尽管以顺铂为基础的治疗对大多数OC患者仍然有效，但随着时间的推移，几乎所有患者最终都会复发并获得渐进性耐药性。越来越多的证据表明，线粒体动力学的失调在人类癌症的发生中起着重要作用，包括在OC中。同样，孔令辉等人也是如此。已有研究表明，包括卵巢癌在内的妇科肿瘤化疗耐药程度的增加与线粒体调节失调有关。因此，深入了解顺铂耐药的分子机制和线粒体动力学对卵巢癌的临床治疗具有重要意义。

CRL4CUL4A/DDB1在OCCS顺铂耐药和线粒体形态维持中起关键作用

在本研究中，我们发现了CRL4CUL4A/DDB1E3连接酶在OC化疗耐药中的一种新的调节机制。我们发现CRL4CUL4A/DDB1在顺铂耐药的OCCS中显著上调，并且CRL4CUL4A/DDB1的敲除抑制了细胞的增殖，线粒体功能失调，并诱导了顺铂耐药的OCCS的线粒体自噬。重要的是，我们确定了CRL4CUL4A/DDB1的靶标Drp1，它是一种线粒体裂变蛋白。CRL4CUL4A/DDB1基因敲除细胞中Drp1上调与线粒体自噬增强和p-DRP1Ser637降低相关。我们还揭示了CRL4CUL4A/DDB1和Parkin/PINK1信号通路在OCCS中介导线粒体自噬的机制联系。

从历史上看，线粒体在肿瘤进展中的重要性长期以来一直被忽视。线粒体通常被认为是细胞的动力源，因为它们能够有效地产生三磷酸腺苷(ATP)，以确保正常的细胞生理功能。最近，线粒体在癌症中的作用已经在人类和小鼠的研究中得到了实验证明。越来越多的证据表明，癌症进展和化疗耐药与线粒体功能障碍相关，因此，通过药物和遗传方法干扰线粒体功能可用于抗癌治疗。王等人的研究结果表明，线粒体功能障碍调节ROS激活的GCN2-eIF2ATF4-XCT途径，增强人胃癌细胞对顺铂的耐药性。在本研究中，我们发现CRL4CUL4A/DDB1的异常表达促进了顺铂耐药OCCS的线粒体功能障碍，包括线粒体膜电位降低，ATP合成减少，线粒体耗氧速率降低。这种下调与抑制细胞增殖有很强的一致性。

CRL4基因敲除诱导顺铂耐药细胞自噬

线粒体的多方面参与与细胞生物学中线粒体形态的这些动态变化相结合。因此，线粒体动力学不仅与新陈代谢有关，而且还与几个复杂的细胞过程有关，如调节细胞的多能性、分化、衰老、自噬和细胞死亡。因此，我们检查了参与线粒体动力学的蛋白质的关键翻译后修饰，例如线粒体融合所需的蛋白质OPA1、Mfn1和Mfn2，以及线粒体自噬所需的蛋白质Drp1和Fis1。我们的结果显示，在CRL4CUL4A/DDB1基因敲除细胞中，Drp1上调与增强的环状线粒体结构有关。然而，在其他调节线粒体形态的蛋白质中没有发现明显的变化。我们比仅仅观察Drp1的表达更进一步，发现了一些令人惊讶的巨大影响。研究表明，钙调神经磷酸酶使Ser637位的Drp1去磷酸化，似乎增加了Drp1的线粒体招募，进而促进了线粒体的自噬。具体地说，在CRL4CUL4A/DDB1基因敲除的OCCS中，DRP1Ser637去磷酸化显著增加，从而减弱了对DRp1激活的抑制，导致线粒体自噬。同样，CRL4基因敲除增强了Drp1和VDAC1之间的相互作用。这与CRL4CUL4A/DDB1基因敲除细胞中AMPK磷酸化DRP1Ser637水平的降低一致。据报道，AMPK通过磷酸化线粒体自噬因子(MFF)、调节Drp1和激活ULK1来促进功能障碍的线粒体的清除，ULK1在自噬中扮演上游激酶的角色，促进线粒体自噬。正如预期的那样，CRL4基因敲除增强了依赖AMPK的MFf的磷酸化水平，并通过磷酸化的MFf增加线粒体对Drp1的募集，将Drp1移位到线粒体并启动线粒体自噬。ULK1是否参与了顺铂耐药OCCS的线粒体自噬过程，尚需进一步研究证实。

该示意图显示了CRL4CUL4A/DDB1在化疗耐药的卵巢癌中抑制线粒体自噬的潜在机制

总结

在本研究中，我们的研究结果揭示了CRL4CUL4A/DDB1 E3连接酶调控顺铂耐药OCCS线粒体自噬生物发生的机制，提示CRL4CUL4A/DDB1可能是顺铂耐药OC中一个新的抗癌靶点。CRL4CUL4A/DDB1活性抑制剂MLN4924也可能是联合顺铂或其衍生物治疗OC的有效药物。以E3泛素连接酶为靶点进行抗癌治疗是当前癌症研究的热点之一。因此，我们的发现将为基于线粒体自噬调控的药物开发提供线索，并为开发有前景的药物以克服OC治疗中的化疗耐药提供线索。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41392-022-01253-y

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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