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Mitochondrial DNA stress trigger

Mitochondrial DNA stress trigger

作者: 一个没有感情的文献阅读机 | 来源:发表于2020-06-21 16:24 被阅读0次

    本文选自autophagy,https://doi.org/10.1080/15548627.2020.1739447,喜欢的朋友可以自行下载阅读。

    摘要:胰腺癌往往对当前的治疗具有高度的抵抗力,并且仍然是生物医学领域的一大挑战,5年生存率非常低。在这里,我们报道了扎西他滨,一种治疗人类免疫缺陷病毒感染的抗病毒药物,可以通过诱导铁死亡(一种铁依赖的调节细胞死亡的形式)来抑制原代和永生化的人胰腺癌细胞的生长。从机制上讲,这种效应依赖于扎西他滨诱导的线粒体DNA应激,激活STING1/TMEM173介导的DNA传感通路,通过脂质过氧化导致巨噬/自噬依赖性的铁链细胞死亡,而不是I型干扰素反应。因此,在细胞培养和动物模型中,依赖于自噬的铁死亡途径的遗传和药理学失活降低了扎西他滨的抗癌作用。

    作者之所以会做铁死亡与自噬及线粒体功能的研究,主要还是基于铁死亡与自噬密切相关,并且线粒体是体内活性氧类及铁主要富集的器官,在铁死亡中扮演者重要作用,线粒体应激会导致MTDNA发生改变,从而影响代谢,诱发上述铁死亡、自噬过程。

    首先利用癌症基因组图谱数据库分析了扎西他滨的药物靶点-线粒体DNA复制和修复调节因子Polg(DNA聚合酶γ,催化亚单位)的表达,发现扎西他滨以剂量依赖的方式促进胰腺癌细胞死亡,并且这种死亡不能用凋亡抑制剂和坏死抑制剂抑制,可以用铁死亡抑制剂抑制,同时应用促进凋亡和坏死的药物,可以促进胰腺癌细胞死亡并且应用抑制剂可以部分逆转(E),既然扎西他滨可以促进铁死亡,因为铁死亡会产生ROS,那么形成ROS的关键基因也出现了改变呢,作者进一步检验了ALOX(花生四烯酸脂肪氧合酶)(ALOXE3、ALOX5、ALOX12、ALOX12B、ALOX15和ALOX15B)组成,发现ALOX5和ALOX12高表达,并且敲除了ALOX可阻断Zalcitabine诱导的丙二醛(MDA,脂质过氧化标志物)的产生

    除了Polg,mtDNA的复制还需要TFAM,扎西他滨降低了PANC1、Capan2和pHsPDAC细胞中TFAM蛋白的表达,这些过程可以被硼替佐米(一种蛋白酶体抑制剂)或TMP(2,3,5,6-川芎嗪,一种TFAM蛋白降解的直接抑制剂,也是中药纹状体/川芎的主要成分之一[33])逆转,同时TMP可以逆转扎西他滨诱导的线粒体功能的改变,包括ROS产生、ATP生成耗氧量,保护细胞免受铁死亡效应。综上所述,POLG和TFAM是线粒体DNA转录的转录因子,可以用于维持线粒体稳态,抑制其功能,将会影响线粒体功能的完整性,TMP可以保护TFAM免受扎西他滨的抑制

    中间来个小插曲,Bortezomib也是线粒体蛋白酶LONP1/Lon(离子肽酶1,线粒体)的抑制剂后者是TFAM蛋白降解的主要驱动因素[34]。此外,TMP与TFAM结合,并通过LONP1[33]阻断其降解。为了确定硼替佐米介导的蛋白酶体抑制是否是阻断扎西他滨诱导的TFAM蛋白降解所必需的,我们用另一种蛋白酶体抑制剂Epoxymicin处理PANC1细胞,该抑制剂不抑制LONP1活性[35]。与硼替佐米不同,环氧霉素不能抑制扎西他滨诱导的PANC1细胞中TFAM蛋白的降解。此外,shRNA下调LONP1也减少了扎西他滨诱导的PANC1细胞中TFAM蛋白的降解。

    许多研究表明TFAM缺乏参与了DNA损伤和传感通路的激活[31]。特别是,TFAM基因的丢失增加了mtDNA应激、损伤和胞浆释放,在感染过程中通过激活cGAS(环状GMP-AMP合成酶)-STING1途径导致抗病毒的先天免疫反应,作者也想看看这个通路是不是在扎西他滨诱导的铁死亡过程中也存在,所以验证之。8-OHdG反应氧化DNA损伤的,H-151是sting的抑制剂。

    紧接着作者继续探讨了sting下游的靶点,因为STING激活后会产生IFNA1/IFNB1,那么这两个东西参与到铁死亡过程中了吗?但是并没有发现加入IFNA1或者IFNB1会增加细胞死亡

    作者进一步向上游分析,找到了IFNA1的转录因子IRF3,改变其表达也未影响细胞死亡。所以说,通过sting通路介导的免疫反应并未是导致细胞死亡的原因,所以,作者又探讨了其他的原因,既往研究表明STING1可以通过一种独立于干扰素诱导的机制激活自噬,作者大胆假设过度激活的额自噬,诱导了PDAC细胞的铁死亡。

    剩下的工作主要是看看扎西他滨在促进自噬方面的表型了,主要是一些标记物,可以看到扎西他滨明显诱导了晚期自噬,敲除sting后这种促进作用明显得到了逆转,erastin和RSL3是铁死亡的促进剂,当敲除自噬相关的基因以及sting后扎西他滨诱导的自噬也同样受到了抑制。并且脂质过氧化和细胞死亡明显受到了抑制。

    细胞做完了,剩下的就是体内试验了。比较简单,做的内容也是作者在细胞水平验证了的内容,

    总结一下,作者说明了扎西他滨可以通过抑制POLG和TAFM从而诱发线粒体应激,线粒体膜破裂,MTDNA外流,诱发细胞通过CGAS-STING自噬途径引起铁死亡。讨论部分也没有介绍太多的问题。难道铁死亡就是这么肤浅的东西吗?价格诱导剂看看ROS水平就行了吗?欢迎批评、指正。

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