Иапс у покрету: улога инхибитора протеина апоптозе у миграцији ћелија | ћелијска смрт и болест

Иапс у покрету: улога инхибитора протеина апоптозе у миграцији ћелија | ћелијска смрт и болест

Anonim

Субјекти

  • Апоптоза
  • Миграција ћелија
  • Метастасис

Апстрактан

Инхибитори протеина апоптозе (ИАП) су класа високо очуваних протеина већином познатих по регулацији каспаза и имунолошкој сигнализацији. Међутим, новији докази сугерирају пресудну улогу ових молекула у регулацији облика и миграције туморских ћелија контролом МАПК, НФ- κ Б и Рхо ГТПаза. ИАП директно контролишу Рхо ГТПазе, регулишући облик ћелије и миграцију. На пример, КСИАП и цИАП1 функционишу као директне Е3 убиквитинске лигазе Рацл и циљају га за протеасомалну деградацију. ИАП су различито експримирани у туморским ћелијама и били су мета неколико терапијских лекова против рака који су тренутно у клиничким испитивањима. Овде сумирамо тренутна сазнања о улози ИАП-а у регулацији ћелијске миграције и дискутујемо о могућим импликацијама ових опажања у регулисању метастаза туморских ћелија.

Чињенице

  • ИАП директно регулишу облик ћелије, миграцију и метастазе тумора.

  • ИАП-ови имају про-и антимиграцијску улогу у зависности од ћелијског контекста.

  • ИАП-ови могу да регулишу пластичност миграције туморских ћелија утичући на стабилност и активацију Рхо ГТПаза.

  • ИАП су корелирани и са негативном и са позитивном прогнозом тумора.

Отворена питања

  • Каква је улога ИАП-а у регулисању физиолошких облика миграције ћелија попут зарастања рана?

  • Које су различите улоге различитих ИАП-а у метастази тумора?

  • Који су различити сигнални путеви активирани од стране ИАП антагониста у контексту инвазије туморских ћелија?

Инхибитор протеина апоптозе (ИАП)

Инхибитор протеина апоптозе (ИАП), такође познат као БИРЦ (протеини који садрже БИР домен) су класа протеина коју карактерише присуство Бакуловирус ИАП Репеат (БИР) домена, мотив интеракције протеин-протеин који координира Зн 2 + јоне. Врло су добро очувани од вируса до сисара и откривени су на генетском екрану бакуловиралног генома као инхибитора машина програмиране ћелијске смрти, отуда назване ИАП. 1, 2. Међутим, недавни напредак у области ИАП / БИРЦ биологије снажно утврђује ове протеине главним станицама за бројне ћелијске сигналне мреже. Студије других организама низ еволуциону мердевину такође су откриле да су ИАП плеотропни протеини, а не само инхибитори каспаза. Одређени прокариоти, квасци и биљке пролазе кроз облик програмиране ћелијске смрти (ПЦД) помоћу хомолога каспазе познатих као метакапазе. 3 Ипак се не налазе хомологи ИАП у прокариотима и биљкама; а метакаспазе такође нису од суштинског значаја за прокариотски ПЦД. У случају С. церевисиае , јединог познатог ИАП-а, БИР1п инхибира апоптозу на ИЦА1 ( С. церевисиае метацаспасе) зависан начин. БИР1п је потребан за правилно сегрегацију хромозома и цитокинезу, а ИЦА1 такође има улогу у регулацији ћелијског циклуса, чишћењу протеинских агрегата и тако даље. 4, 5, 6 Надаље, иако постоје вирусни ИАП хомолози, хомолози каспазе нису идентификовани у вирусима. 1, 2

Постоји осам познатих ИАП / БИРЦ сисаваца (слика 1): БИРЦ1 (неуронски ИАП / НАИП), БИРЦ2 (ћелијски ИАП1 / цИАП1 / ХИАП2), БИРЦ3 (ћелијски ИАП2 / цИАП2 / ХИАП1), БИРЦ4 (КСАП-везани ИАП / КСИАП / хИЛП), БИРЦ5 (Сурвивин), БИРЦ6 (БИР који садржи убиквитин коњугацијски ензим / БРУЦЕ / Аполлон), БИРЦ7 (Меланом ИАП / МЛ-ИАП / Ливин) и БИРЦ8 (ИАП-сличан протеин 2 / хИЛП2 / Тс-ИАП). Поред домена БИР, постоје и разни други структурни мотиви који дефинишу карактеристике ИАП-а. НАИП има НАЦХТ домен и леуцином богата понављања (ЛРР) умешана у Нод-сличне рецепторе (НЛР) посредоване урођене имуности сигнала. 7 Други важан домен је заиста занимљив домен новог гена (РИНГ) присутан у цИАП1, цИАП2, КСИАП, МЛ-ИАП и хИЛП2. Овај домен обезбеђује активност е3 убиквитин лигазе на протеине захваљујући којима може да промовише везање мономерних убиквитинских или убиквитинских ланаца разних врста на супстрат. Показало се да су РИНГ домени ИАП одговорни за ауто-убиквитинацију, унакрсну убиквитацију других ИАП-ова и све супстанцу. цИАП1, цИАП2, КСИАП и хИЛП2 такође имају домен везан за убиквитин (УБА). 8, 9 УБА домен веже се за мономерни убиквитин као и убиквитинске ланце који помажу у састављању протеинских комплекса за промоцију различитих догађаја ћелијске сигнализације. 10 БРУЦЕ недостаје и РИНГ и УБА домена, али има убиквитин коњугацију или УБЦ домен који катализује коњугацију убиквитина у супстрат. цИАП1 и цИАП2 имају ЦАРД домен (ЦАспасе Рецруитмент Домаин), који је такође присутан у различитим компонентама апоптотичких и сигнално-сигналних комплекса попут каспаза (-1 / -2 / -4 / -5 / -9 и -13), Апаф- 1, ПИДД, РАИДД, НОДс и РИП2. Улога ЦАРД домена у ИАП-овима није позната, иако је недавно истраживање сугерирало његову улогу у аутоинхибицији активности РИНГ домена цИАП1 11 (Слика 1).

Image

Архитектура домена сисаваца ИАП. ( а ) Описан је прототипични ИАП који се састоји од БИР домена типа И и типа ИИ, домена који везује убиквитин и РИНГ домена са њиховим функцијама и молекуларним структурама. ( б ) Различити ИАП-ови сисара приказани су познатим функционалним доменима. БИР, бакуловирални ИАП понављајући домен; НАЦХТ / НОД, нуклеотидно везивање и олигомеризација домен; ЛРР, понавља се богата леуцином; УБА, домен везан за убиквитин; ЦАРД, домен за регрутацију каспазе; РИНГ, стварно занимљива нова домена гена; УБЦ, убиквитин коњугацијски домен

Слика пуне величине

Као што је горе наведено, ИАП-ови се могу регулисати аутоматском убиквитинацијом и унакрсном убиквитинацијом преко њихових РИНГ домена. Објављено је да губитак једног ИАП-а доводи до повећања нивоа протеина другог ИАП-а. 12 Поред тога, за РИА домен цИАП1 се извештава да посредује у деградацији других ИАП-ова који носе РИНГ. 13 У овим линијама показало се да ИАП-ови постоје као хетеромерни комплекси у цитосолу многих хуманих ћелијских линија. 14 Надаље, показало се да је хетеромерни комплекс сурививина и КСИАП отпоран на апоптозу. 15 ИАП-ови се такође могу регулисати одређеним ендогеним инхибиторима ИАП-а попут Смац / ДИАБЛО, Оми / ХтрА2, КСАФ1, АРТС и ТВЕАК. 16, 17, 18, 19, 20 Смац / ДИАБЛО, најзапаженији ИАП инхибитор је митохондријски протеин ослобођен у цитосол током апоптотске индукције. Након пуштања у цитосол, Смац / ДИАБЛО се веже директно на КСИАП својим Н-терминалним, ИАП-мотивом везивања (ИБМ). ИБМ ступа у интеракцију са БИР2 и БИР3 КСИАП-а и тиме прекида функцију КСИАП-а за блокирање каспазе-3, -7 и -9. 21 Смац је такође показао да покреће ауто-убиквитацију цИАП-а, КСИАП-а и МЛ-ИАП-а што доводи до протеасомалне деградације цИАП-а, али не и КСИАП-а и МЛ-ИАП. 22

ИАП-ови су се појавили као молекули виталне сигнализације на основи различитих путева смрти и преживљавања. Поред апоптотичко-каспазне каскаде, ИАП су основни модулатори урођене имуности сигнала, канонских и неканонских НФ- κ Б путева као и ТГФ β сигнални пут 23 (слика 2). Њихова улога модулатора тумора потврђена је диференцираном експресијом чланова породице ИАП у разним малигним болестима. Повишена експресија ИАП-а у одређеним типовима тумора повезана је са преживљавањем и резистенцијом на хемотерапију. Дакле, дизајнирани су и клинички тестирани различити антитуморски терапеутици, посебно инхибитори малих молекула против ИАП (једињења антагониста ИАП (ИАЦ), Смац миметици). 24, 25 Иако је неколико студија показало повишени ниво вишеструких ИАП-а у низу хуманих карцинома као и модела тумора, за многе од њих није могла бити утврђена клиничка повезаност. Надаље, релативни допринос појединих ИАП-а корипћивању тумора и прогресији далеко је од јасног. Постоје супротстављене прогностичке импликације за ИАП код различитих типова тумора, снажно сугеришући да је улога ИАП-а у туморигенези зависна од контекста и ћелијског типа.

Image

Ћелијски фенотипи посредовани ИАП-ИАП комплексима. Приказане су познате ћелијске фенотипе које регулишу ИАП. ИАП могу да формирају хомомерне или хетермерне комплексе унутар ћелија и имају централну улогу у разним ћелијским сигналним путевима који се могу превести у различите фенотипе

Слика пуне величине

Улога ИАП у туморигенези и прогресији тумора

ИАП су у корелацији са негативном прогнозом

ИАП су прекомерно изражени у великом броју тумора и препознато је да регулишу канцерогенезу у различитим фазама. цИАП1 и цИАП2 су предложени као прото-онкогени у различитим генетским студијама. цИАП1 / 2 и ИАП (да-придружени протеин) део су амплификације 11к21–11к23 која се примећује код различитих врста рака попут хепатоцелуларног карцинома, медуллобластома, глиобластома, карцинома желуца, не-ситног ћелијског карцинома плућа и остеосаркома. 26, 27, 28, 29 Делетације ЦАРД и РИНГ домена у цИАП2 повезане су са стварањем онкопротеина у МАЛТ (лимфоидном ткиву повезаном са мукозом) лимфому. 30 цИАП2, заједно са БАКС и БМФ предложено је као трогени потпис за прогнозу акутне мијелоидне леукемије (АЛЛ), али постојали су контрастни извештаји о важности повишеног нивоа ИАП-а у другим облицима леукемије. 31, 32, 33, 34 Повишени нивои ИАП-а код карцинома мокраћне бешике и колоректалног карцинома који су у корелацији са прогресивним фазама тумора, као и смањеним укупним преживљавањем пацијената. 35, 36, 37, 38 Код карцинома дојке, већа нуклеарна експресија КСИАП-а корелирала је с нижим преживљавањем пацијената. 39 Слично томе, код карцинома грлића материце, стопе преживљавања без рецидива биле су ниже са високим нивоима нуклеарног цИАП1. Поред тога, примећена је појачана експресија преживевина, цИАП1, цИАП2 и КСИАП код мултиплог мијелома резистентног на хемотерапију. 41 Поред ИАП-а, про-апоптотички, ендогени ИАП антагонисти попут Смац, Оми / ХтрА2, КСАФ1 и АРТС такође су карактеристични за прогнозу рака. 42, 43, 44, 45 Независне студије су показале да пацијенти који испољавају виши ниво Смаца имају веће шансе за преживљавање без рецидива у АМЛ, карциному дојке, НСЦЛЦ, РЦЦ, карциному бешике и колоректалном карциному, док су нижи нивои повезани са тумором метастазе и нижи животни век. 46, 47, 48, 49, 50 Студије са КСАФ1 потврдиле су његову прогностичку вредност у карциному панкреаса, карциному плочастих ћелија и карциному јајника. 51, 52 Низак ниво експресије КСАФ1 може се повезати са стадијумом болести, статусом диференцијације и метастазама на лимфним чворовима код пацијената са плочасти ћелијом. 53 Надаље, студије које су спровели Елхасид ет ал. открили су губитак експресије протеина АРТС код свих злоћудних лимфобласта код већине педијатријских СВИХ пацијената, за који је ремисија била реверзна код скоро свих њих 54 (Табела 1).

Табела пуне величине

ИАП су у корелацији са позитивном прогнозом

Било је и извештаја који показују повољну прогнозу рака са повишеним нивоом ИАП-а. У случају НСЦЛЦ, студија Ферреира ет ал. 55 извештава да су високи нивои КСИАП-а повезани са нижом стопом пролиферације и дужим преживљавањем пацијената, што је сугерише као позитиван прогностички фактор за НСЦЛЦ. Повишена експресија МЛ-ИАП одређена је као неовисан повољан фактор прогнозе за педијатријске АЛЛ као и преживљавање без релапса у РЦЦ-у. 56, 57 У тим редовима, недавна студија Лазара и сур. 58 је показало да високи нивои МЛ-ИАП корелирају са лошом прогнозом код пацијената који су реаговали на аутологну вакцину против меланома. Супротно томе, код пацијената који су остали са активном болешћу након лечења вакцином против меланома, нижи до средњи нивои уместо одсуства протеина повезани су са повољном прогнозом због парадоксалне про-апоптотичке МЛ-ИАП активности. 20, 58 Штавише, пријављени су виши нивои ИАП-а (БИРЦ1-5) у ћелијским линијама карцинома простате, као и у узорцима рака простате без икакве клиничке корелације. 59, 60 Међутим, неке недавне студије идентификовале су експресију КСИАП као независан повољан прогностички маркер за дуже преживљавање без релапса код пацијената са карциномом простате (Табела 2). Недавно су препознати ИАП као кључни регулатори миграције туморских ћелија и метастаза. 61 У овом прегледу ћемо се додатно фокусирати на станичну миграцију посредовану ИАП-ом у физиолошком и патофизиолошком контексту.

Табела пуне величине

Миграција ћелија

Миграције су сложен и ћелијски зависан основни процес који стоји у основи кључних биолошких феномена попут стварања и одржавања ткива, регенерације као и патолошких стања попут метастаза рака. Иако постоје различити фактори који утичу на облик ћелије и миграцију попут адхезије ћелија-ћелија и ћелија-матрикс, перицелуларне протеолизе, поларитета, као и ванћелијског матрикса (ЕЦМ), основна ћелијска карактеристика која покреће овај процес је цитоскелет актина. Семинарски рад Лауффенбургера и Хорвитза 62 у 1996. предложио је процес од 5 корака за миграцију ћелија. Процес миграције ћелије започиње са избочењем које формира ћелија на предњем рубу као одговор на одговарајући миграциони стимулус. То доводи до формирања комплекса жаришне адхезије (ФА) који помажу да се ћелија причврсти на ЕЦМ. У случају излучивања протеаза, долази до деградације матрикса на предњој ивици ћелије. Након тога следи контрактилност актомиозина и коначно одвајање задњег краја ћелије. 62 Иако је већина студија о миграцији ћелија изведена у 2Д матрицама и супстратима, недавна истраживања са 3Д матрицама открила су да ћелије искориштавају много већи спектар протрузивних структура да би се мигрирале кроз ове матрице као што су филоподија и лобоподија. 63 Ово објашњава неке од сукобљених резултата добијених у зависности од модела модела изабраног за проучавање миграције ћелија. Стога треба водити рачуна о интерпретацији резултата из различитих система модела.

Због интегралне улоге цитоскелета актина у миграцији ћелија, Рхо ГТПазе, за које се зна да регулишу многе аспекте унутарћелијске динамике актина, биле су високо умешане у овај процес. Рхо ГТПазе су породица од 20 протеина, међу којима су најбоље проучавани Рац1, РхоА и Цдц42. Семинске студије су показале да сваки од ових протеина има улогу у преуређивању актиног цитоскелета; Рац1 је био повезан са стварањем ламеллиподије, Цдц42 на филоподијум и РхоА за стварање влакана стреса генерирањем контрактилности актомиозина. 64

Ћелије могу мигрирати као појединачне ћелије или као група у гроздовима, листовима; то је довело до класификације ћелијске миграције у једноћелијске и колективне ћелије. Једноћелијска миграција се даље може поделити на мезенхимске и амебоидне облике миграције. Мезенхималну миграцију карактерише издужена морфологија, велика везаност ћелија на ЕЦМ преко ФА комплекса, као и излучивање протеаза да би се разградио ЕЦМ. Кретање амебоида је у великој мери независно од контакта ћелија-матрикс и протеолитичке разградње и ћелије показују заобљену морфологију. Рац1 и Цдц42 имају важну улогу на предњем рубу ћелије у мезенхимском облику миграције. Рац1 помаже у покретању формирања ламелиподијума, а Цдц42 одржава усмереност ћелије. 65, 66 РхоА се обично детектује на задњој ивици ових ћелија где олакшава повлачење репа. РхоА има значајнију улогу у покрету амебоида преко контрактилности актомијозина активацијом миозина. 67, 68 Цдц42 је такође укључен у миграцију амебоида и инвазију у ћелијама меланома. 69

Иако ћелије преферирано користе један од горе описаних типова миграције, оне имају способност да се прилагоде променама у свом микроокољу и прелазе са једног начина миграције на други. Према томе, пластичност миграције ћелија има довољно физиолошке и патофизиолошке важности. Рхо ГТПазе имају саставну улогу у овом прекидачу, чија активност често одговара преферираном начину миграције одређеног типа ћелије. На пример, РхоА активација је повезана са амебоидним обликом миграције, а Рац1 са мезенхимским начином миграције, мада РакА-посредована актомијозинска контрактилност је такође битна компонента мезенхималне миграције која доприноси повлачењу репа. Недавне студије су такође укључиле и друге Рхо ГТПазе у ове процесе; РхоЕ, на пример, је регулисан у хепатоцелуларном карциному и то је повезано са лошом прогнозом услед губитка Е-Кадхерина на спојницама, што доводи до прогресије тумора и метастаза. 70, 71

Улога сигнала посредованог ИАП-ом у миграцији ћелија

ИАП у физиолошким облицима миграције

Први доказ о улози ИАП-а у ћелијској миграцији показали су Геисбрецхт и Монтелл 2004. године током својих студија о миграцији граничних ћелија у јајницима Дросопхила , што је важан феномен за оогенезу током ембрионалног развоја. Процес миграције граничних ћелија показује како ћелије епитела добијају миграторна својства. Они су известили да експресија доминантно-негативног Рац1 (Рац1-Н17) у граничним ћелијама инхибира миграцију граничних ћелија, па самим тим, лети неплодном. Надаље, на напредном генетичком екрану открили су да када је прекомерно изражен, ДИАП1 или Дросопхила ИАП1 могу сузбити дефект миграције граничних ћелија посредованих од Рац-Н17. Овај ефекат је посредовао БИР доменима ДИАП1 и био је независан од његове анти-апоптотичке активности као и од РИНГ домена. 72 Поред тога, откривено је да ДИАП1 делује са профилином, протеином који веже актин и везујућим партнером за Рацл. Ово сугерише промигрантску улогу ДИАП1 у полимеризацији актина преко профилина како би се посредовала гранична миграција ћелија у јајницима Дросопхила . У тим редовима открили смо да КСИАП и цИАП1 могу функционисати као директна Е3 убиквитин лигаза Рац1. 73 Губитак ове две ИАП стабилизује Рац1 и подстиче издужени-мезенхимални начин миграције у многим линијама примарних и туморских ћелија (о којима је реч у даљем тексту). Ово запажање је у супротности с резултатима откривеним са ДИАП1, али да ли се сисари ИАП-ови могу везати за профилин и физиолошка релевантност ове интеракције још треба испитати.

У сарадњи са групом Реинхарда Костера, показали смо улогу ДрКСИАП у миграцији неурона церебралне грануле (ЦГН) током развоја церебеларног развоја у Данио рерио . Користили смо трансгени сој зебра да створимо условну експресију трансгена у ћелијама горње усне усне. Појачана експресија ДрКСИАП-а у ЦГН-има доводи до губитка ћелије поларитета и ћелије су често нађене у четвртим кластерима који стварају клијетке. Ови ефекти су зависни од Рац1 јер повећавање експресије Рац1 дивљег типа са ДрКСИАП може спасити фенотип. 73 Према томе, ДрКСИАП показује антимиграторни ефекат на миграцију ћелија прогенитора током развоја мозга зебрафис регулирајући Рац1. Такође смо приметили да је оборење КСИАП-а у бесмртним целуларним ћелијама добијеним од мишева показало повећане нивое Рац1, што сугерише еволуцијски сачувану улогу ИАП-а у контроли Рац1 хомеостазе.

ИАП су такође показали да модулирају миграцију ендотелних ћелија. Ким и др. 74, 75 пронашли су улогу КСИАП-а у регулисању преживљавања и миграције ендотелних ћелија. Открили су да цавеолин1 може да се веже за КСИАП преко његовог БИР3 домена и на тај начин регрутује КСИАП на α 5 – интегрин комплекс. КСИАП такође регрутује ФАК у овај комплекс и за њега се утврдило да је од суштинског значаја за фосфорилацију И567 узроковану смицањем стреса, активацију ФАК и ЕРК1 / 2 узроковану смицањем стреса. 76 Такође су показали да се КСИАП може директно везати за ФАК преко ФРНК домена ФАК-а и промовисати миграцију ендотелних ћелија инхибирајући ФРНК-посредовану ћелијску адхезију. Како су Рац1, ФАК и интегрини витални за динамику свих облика ћелијске адхезије и миграције, примамљиво је истражити улогу ИАП-а у другим физиолошким облицима миграције ћелија, укључујући зацељивање рана и у имунолошкој реакцији ћелија. Показано је да ИАП показују про-и антимиграционе функције у туморским ћелијама, које су дискутоване у даљем тексту.

Про-миграторни ефекти ИАП-а на ћелије тумора

Недавно истраживање Лопез и др. 11 сугерише да ЦАРД домен цИАП1 спречава његову ауто-убиквитинацију интрамолекуларном инхибицијом РИНГ димеризације, а самим тим и активностима Е3 убиквитин лигазе. Надаље су показали да РИНГ регулирана РИНГ регулатива има посљедице на ћелијску пролиферацију и миграцију. цИАП1 сарађује са Миц-ом за покретање пролиферације ћелија убиквитацијом и деградацијом миц антагониста, Мад1. Помоћу студија реконституције у цИАП1 / 2 ДКО МЕФ-овима могли су опазити више РИНГ активности у мутанту за брисање ЦАРД-а цИАП1 у поређењу са ВТ цИАП1. Користећи исту стратегију са тестима огреботина, приметили су појачану миграцију у мутираним реконституисаним цИАП1 ћелијама у поређењу са ВТ цИАП1 ћелијама. Ово сугерише улогу ЦАРД домена у регулисању миграције ћелија посредованих цИАП1. Даље, показали су губитак способности зацељења рана у ћелијама МЦФ-7 након пада цИАП1, што сугерише промигрантску улогу цИАП1 у овим ћелијама. Иако ова студија проналази улогу за ЦАРД домене у регулацији РИНГ активности и миграцији, постојала су и друга истраживања која користе ИАЦ посредовану деградацију цИАП1 која сугерирају другачији механизам регулације стабилности цИАП1. Извештај Бланкенсхип ет ал. 8 употребом цИАП1 ВТ и мутанта за брисање ЦАРД сугерира да је повезујућа регија између БИР3 и ЦАРД домена цИАП1, а не ЦАРД домен сама по себи важна за модулирање њене стабилности. Студије Фаирбротхер ет ал. 24 предлажу улогу интеракције БИР3-РИНГ у модулацији активности РИА Е3 лигазе цИАП1. 78

Друга студија Лиу ет ал. 79 покушаја да се дефинише улога КСИАП-РИНГ домена у миграцији ћелија рака. Показано је да осиромашење КСИАП-а у ћелијама колоректалног карцинома ХЦТ116 доводи до смањене миграције у тесту огреботине, а миграција ћелија карцинома посредована КСИАП-ом зависи од РИНГ домена. Иста група је такође одредила улогу за КСИАП-РхоГДИ интеракцију преко РИНГ домена КСИАП да посредује ћелијску покретљивост регулацијом цитоскелета актина. Откривено је да КСИАП негативно регулише РхоГДИ сумоилацију на Лис-138 да промовише покретљивост ћелија рака. 80, 81

Анти-миграторни ефекти ИАП-а на ћелије тумора

Такође су постојале студије које су дефинисале антимиграторне ефекте ИАП у ситуацијама тумора. Показали смо да цИАП1, цИАП2, КСИАП и МЛ-ИАП могу промовисати протеасомалну деградацију Ц-РАФ, централне киназе класичног МАПК путање која игра важну улогу у туморигенези низводно од Рас. 82, 83 Срушавање ИАП-а употребом сиРНА доводи до појачане ламеллиподије и формирања филоподија у ћелијама ХеЛа, као и до појачане миграције ћелија зависних од Ц-РАФ-а. Онкогене мутације Рас појављују се у ∼ 30% свих карцинома код људи, а Ц-РАФ је најважнији за Рас сигнализацију. Активација стаза Ц-РАФ / МАПК може промовисати опстанак ћелија регулисањем експресије / активности чланова породице БЦЛ-2. 84 Ц-РАФ такође може директно обуздати апоптозу везањем и инхибирањем киназе изазване стресом АСК-1. 85 Поред тога, Ц-РАФ може да промовише ЕМТ, инвазију ткива и метастазе производњом ТГФ β и инхибицијом Рхо ефектора, РОЦК2. 86, 87, 88

Даљњи рад у овим линијама показао је да оборење ИАП-а коришћењем ИАЦ-а доводи до издужене морфологије у различитим примарним и туморским ћелијама, као и до појачане миграције у ћелијама тумора зависне од Рац1 и МАПК. Иац-посредовано обарање ИАП-а може довести до стабилизације и активације Рац1, што доводи до Рац1-зависног, појачаног мезенхималног типа миграције тумора 73, 89 (Слика 3). Овај фенотип миграције може се рекапитулирати коришћењем раних пролаза цИАП1 - / - као и КСИАП - / - МЕФ. МЕФ-ови избацивања показали су продужену морфологију и ефикасније су мигрирали у поређењу са ВТ МЕФ-ом који се подударају са сојевима, на начин који зависи од Рац1 (Слика 3). Већина разлика које су уочене у вези са про-и антимиграторним ефектима ИАП-а може се приписати разлици у коришћеним ћелијским типовима, јер би многи молекули који регулишу миграцију под контролом ИАП-а могли промовисати или инхибирати миграцију у зависности од контекста. манир.

Image

ИАП модулирају ћелијску морфологију и миграцију. Привремено исцрпљивање ИАП-а употребом сиРНА и ИАЦ-а, као и ЦИАП1 и КСИАП кноцкоут МЕФ-ови показују издужену морфологију сличну мезенхиму и мезенхимални начин миграције (* означава активирање)

Слика пуне величине

Улога сигнала ИАП-ефектора у миграцији ћелија

Фенотип који смо приметили у нашим истраживањима при рушењу ИАП-а коришћењем сиРНА и ИАЦ-а подсећа на епително-мезенхимални прелаз (ЕМТ) у ћелијама. 73 ЕМТ је важан ћелијски програм који се јавља како током ембрионалног развоја тако и у патогенези. Примарни тумори епитела могу проузроковати дисеминацију појединих ћелија карцинома подвргавањем ЕМТ и на тај начин довести до миграције и метастазе тумора. 90 У складу с тим, раније је показано да је за координацију ћелије и расељавање ћелија потребна координирана активација Рац1 и пута РАФ / МАПК, кључне компоненте ЕМТ након активирања Рас-а у ћелијској линији карцинома мокраћног мјехура штакора ИИ. 91 То је у складу са нашим запажањима да координирана активација и Ц-РАФ и Рац1 путева доводи до миграције ћелија по обарању ИАП-а.

Поред ових извештаја, било је и различитих случајева који су показали да ти путеви потенцирају ефекат једни другима. Недавни извештај описује да ЕРК2, низводна киназа пута Рас-Раф-МЕК-ЕРК, може директно фосфоритирати компоненте ВАВЕ2 комплекса, ВАВЕ2 и Аби1, неопходне за интеракцију ВАВЕ комплекса са Арп2 / 3 и актина како би посредовао полимеризацијом актина и ламеллиподију формација. 92 Рац1 је директни активатор ВАВЕ комплекса и сада је показано да МАПК активација може појачати његов ефекат. Супротно томе, показало се да Рац1 потенцира стварање зависног од рас-коже коже хиперактивацијом МЕК-ЕРК1 / 2 сигнализације од стране Рац1 ефектора, Пак1. 93 Штавише, РацГЕФ Тиам1 је имплициран туморска инвазија и метастаза. 94, 95, 96, 97 Активација Рац1 може промовисати ЕМТ и мезенхмално-епителијски прелаз (МЕТ) регулисањем састављања и демонтаже адхеренских спојница, и на тај начин има способност било да спречи или олакша метастазу тумора и секундарно стварање тумора. 98, 99, 100 Рац1 активност је такође од виталне важности за демонтажу ФА индукованих микротубулама за покретање миграције ћелија. 101 Даље, као што је раније речено, пластичност туморских ћелија главни је допринос метастазирању. Активација Рац1 покреће мезенхимални начин миграције, што ограничава колонизацију плућа код мишева. 102 Поред тога, обустава ИАП-а такође може довести до инактивације РхоА. 73 Поред тога, необјављена запажања из наше лабораторије откривају директну интеракцију између ИАП-а и РхоА независно од статуса активације РхоА. Стога је потребно пажљиво испитивање координираних Рацл-РхоА сигналних путева да би се предвидио коначни фенотип миграције у ћелијама исцрпљеним од ИАП-а (Слика 4).

Image

ИАП-посредовани сигнални путеви који учествују у ЕМТ / МЕТ, миграцији ћелија, инвазији и метастазама. Приказана је репрезентација различитих станичних путова сигнализације које модулирају ИАП-ови. ИАП-и регулишу трансдукцију сигнала преко МАПК, РхоГТПасе, НФ- κ Б и неколико других путева за модулирање ћелијске миграције на ендогеним нивоима, као и у условима прогресије тумора. Распоред између ових различитих путева може утицати на миграцијску способност ћелија на начин који зависи од контекста / ћелије (* означава активирање)

Слика пуне величине

Осим Ц-РАФ, Рац1 и РхоА, ИАП такође могу посредовати и канонске и неканоничне НФ- κ Б путеве свеприсутним РИП и НИК киназама, на интерфејсу ћелијске смрти / преживљавања, упале и урођеног имуног одговора. рецензирано. 23, 24 пут НФ- κ Б може да се активира захваљујући ТНФ α који се излучују активираним макрофагама, фибробластима, Купфферовим ћелијама и различитим туморима, укључујући карцином дојке, карцином дебелог црева и Б-ћелијски лимфом. Индукција сигналних путева НФ- κ Б и Акт помоћу секреције ТНФ α инхибира фосфорилацију пужева и β- катенина посредовану ГСК-3П, индукујући њихову стабилизацију и нуклеарну локализацију. 103, 104 Пуж може комуницирати с β- катенином и успоставити позитивну повратну везу за транскрипцију зависну од Внт. 105 Узето заједно, сви горе наведени сигнални догађаји доприносе ангиогеној активности, убрзаној ЕМТ и инвазији и метастазама туморских ћелија. Активација НФ- κ Б такође може директно поспешити преживљавање тумора и метастазе. 106, 107, 108, 109 Недавно истраживање показало је улогу за ИАП-посредовану регулацију неканоничне НФ- κ Б сигнализације у модулацији миграције и инвазије у ћелија глиобластома у предклиничком моделу тумора. 110 Пошто ИАП могу директно регулисати пут НФ- κ Б, они могу или промовисати или инхибирати инвазију тумора и метастазе на начин који зависи од контекста. Такође је објављен извештај Бауманна и других. 111 наводећи да Ц-РАФ може синергирати са другом киназом, МЕКК1 да активира пут НФ- κ Б, што доприноси замршености ових сигналних комплекса (Слика 4).

Закључак и будуће перспективе

Студије ћелијске миграције сугерирају контекстно-зависну улогу ИАП-а у миграцији ћелија тумора. Завршни тест на леталност повезану са тумором је његов метастатски потенцијал или способност мигрирања са места примарног тумора. Скоро 90% смртности тумора може се приписати метастазама. Стога је од пресудног значаја утврдити директну улогу ИАП-а у метастазама тумора. Хванг и др. 112 испитао је улогу КСИАП у развоју рака простате коришћењем ТРАМП (трансгени аденокарцином мишје простате). Проверили су раст тумора и метастатски потенцијал код дивљих типова и КСИАП-дефицитарних, имунокомпетентних ТРАМП мишева и открили да недостатак КСИАП доводи до агресивног облика болести без икаквог компензацијског повећања нивоа цИАП1 или цИАП2. 112 Стога се може претпоставити да иако су у карциному простате повишени нивои КСИАП-а, он можда није одговоран за карциногенезу и метастазе. Слично томе, спроведено је још једно истраживање Мехротра и др. 113 за испитивање комбинованог утицаја КСИАП-а и Сурвивина помоћу мишјег метастазног модела као и ин витро теста инвазије матригела. Они су убризгали туморске ћелије из две ћелијске линије аденокарцинома, ХЦТ116 (колоректална) и МЦФ-7 (дојка) директно у слезину да провере да ли постоји метастаза у јетри код имунокомпромитованих СЦИД мишева. Користећи ћелијске линије или стабилно прекомерно експримирајући Сурвивин или имају стабилно оборење КСИАП-а или обоје, могли би показати већи метастатски потенцијал убризганих туморских ћелија корелирати са вишим нивоима експресије ИАП-а. 113 Обе поменуте студије спроведене су на моделима миша са различитом позадином (имунокомпетентни према имунокомпромитовани) користећи аденокарцином различитог порекла као основу за своју студију и показали су контрастне резултате на метастази тумора посредованих КСИАП. Ово захтева даље разјашњење путева које регулишу ИАП у различитим патофизиолошким условима.

Further, tumor microenvironment is a complex concoction of interacting factors and trying to mimic a human tumor in vitro or using in vivo mouse models including genetically engineered and humanized models might not be a true representation of the scenario. Though mouse models have contributed greatly to our current knowledge base and treatment strategies, recapitulating the stochastic nature of human tumorigenesis in a model organism is not completely possible. 114 There are numerous examples of preclinically successful drugs failing to deliver clinically leading to loss of enormous amount of time, efforts and money. Therefore, it is vital that we exercise caution while extrapolating results from various tumor models.

IAPs are a part of complex signaling network, regulating components responsible for a diverse array of migration phenotypes. Deciphering the individual contribution of these components for a particular context (cell type/tumor type/stage) could determine the final fate of the cell. Therefore, it is also imperative that we recognize the underlying nature of the pathology for appropriate use of IAP-mediated cancer therapeutics. To improve the treatment efficacy of IAP antagonists, various combinatorial strategies for them including chemotherapy and radiotherapy have been tested pre-clinically. 24 For instance, beneficial synergistic effects were observed when IAP antagonists are used in combination with death receptor agonists like TRAIL. 115 Apart from this, recent study depicted combinatorial effect of Pak1, a downstream Rac effector, inhibition on IAP antagonist treatment in NSCLC cell lines, rendering these cells hypersensitive to apoptotic cell death. 116 Development of combination therapy is being supported as it promotes better patient survival as shown recently in a metastatic breast cancer Phase III clinical trial. 117 Combination therapy might promote synergistic effects leading to low drug dosage, as well as suppresses resistance to therapy if multiple cell survival pathways are targeted at once though there are chances of higher toxicity. 118 Fortunately, clinical trials with IAP antagonists did not show any dose-limiting toxicity till date. 24

In summary, a move towards IAP antagonist-based therapy should be pursued with caution as we still need better understanding of the complex signaling interplay in context of particular tumor types by using improved and multiple model systems. Further, as there might be a chance of enhanced cell migration and motility upon IAP inhibition in surviving tumor cells, enhancing the apoptotic potential and hampering the migratory potential of IAP antagonists by using cell death inducers and Pak1 antagonists, respectively, in combination promises to be a viable anticancer therapy.

Речник

ИАП

inhibitor of apoptosis

БИР

baculovirus IAP repeat

РИНГ

really interesting new gene

UBA

ubiquitin-associated domain

UBC

ubiquitin conjugation domain

LRR

leucine-rich repeats

CARD

caspase recruitment domain

ПЦД

programmed cell death

NLR

NOD-like receptor

IBM

IAP-binding motif

IAC

IAP antagonist compound

MALT

mucosa-associated lymphoid tissue

СВЕ

acute myeloid leukemia

NSCLC

non-small cell lung carcinoma

RCC

renal cell carcinoma

TRAMP

transgenic adenocarcinoma of mouse prostate

GEF

guanine nucleotide exchange factor

ГАП

GTPase-activating protein

RhoGDI

rho GDP-dissociation inhibitor

ЕЦМ

екстрацелуларног матрикса

FA

focal adhesion

CGN

cerebellar granule neurons

ЕМТ

epithelial–mesenchymal transition

MET

mesenchmal–epithelial transition