前景 双刃剑 URP定义与自噬关系等1756-8722-4-8

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的Caspase.12.最终启动Caspase级联反 应,引起细胞凋亡。
2.内质网应激介导细胞凋亡的途 径:(1)转录凶子GADDl53/CHOP的激 活:GADDl53/CHOP属C/EBP转录凶子 家族成员,是ERS特异的转录因子,并参 与ERS反应诱导的细胞凋亡。正常情况 下,CHOP表达非常低,ERS反应时,其表 达显著增加。,过强或持久ERS反应时, IRE—l、PERK和ATF6可分别激活 GADDl53/CHOP并使其表达显著增加. 从而诱导细胞凋亡¨…。(2)Caspases的 激活:Caspase.12位于ER外膜。是ERS 介导细胞凋亡的特异性启动蛋白酶,其 活化是凋亡的中心环节。正常牛理状态 下。Caspase一12与其他Caspases一样以无 活性的酶原形式存在,ERS可特异地激
活Caspase—12酶原,然后在j£他ERS分 子的协同作用下切割并激活Caspase-9 酶原,激活的Caspase-9进一步裂解 Caspase-3酶原等效应Caspase,效应 Caspase切割多聚ADP核糖聚合酶和其 他细胞内底物.最终导致细胞凋亡。(3) 激酶凋亡信号调节激酶l(ASKI)/JNK的 激活:在IRE—l通路上,激活的IRE.1胞 质的酶结构域町以招募接头分子 TRAF2,并与ASKI共同形成ER外膜上
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也可能使一些抗肿瘤药物的作用减弱。 因此,研发一种能够激活UPR促凋亡通 路(即ER相关凋亡通路)而同时抑制 UPR促生存信号的药物,或能够抑制 ERS状态下为恢复内质网稳态而激活的 自噬的药物,将会为肿瘤患者带来更大 的受益。
四、结语 在不同的应激状态下。ERS既可以 作为细胞的保护手段,通过UPR和自噬 维持细胞的内环境稳态,促进细胞生存, 也可以通过ER相关凋亡与自噬性细胞 死亡促使细胞死亡,这与肿瘤等许多疾 病的发牛、发展以及治疗密切相荚。因 此,充分了解ERS状态下的细胞自噬与 凋产的发生机制与相关途径,可以为许 多疾病的治疗提供新的靶点。然而ERS 介导的细胞f{噬与凋亡在很多方面仍不 甚清楚,有待进一步研究。
一、内质网应激介导细胞自噬的信 号通路
ERS介导自噬的发生主要依赖于 UPR与Ca“信号。研究结果显示l型 ER转膜蛋白激酶(IRE-1)、蛋门激酶样 ER激酶(PERK)、活化转录因子6 (ATF6)与细胞质内增加的Ca“是ERS 诱导自噬发生的介质。(1)Kouroku 等¨o证实了在小鼠胚胎癌细胞及小鼠胚 胎成纤维细胞中,通过PERK.elF2a信号 通路上调Atgl2的表达及诱发自噬,以 应对因polyQ72的异位表达而引起的 ERS。在敲入elF2aA/A小鼠胚胎成纤维 细胞中,elF2a非磷酸化突变体可以抑制
i、内质网相天性凋产、ERS介导的 自噬与肿瘤治疗
肿瘤的恶性牛长所致的组织内缺氧 和低糖环境,肿瘤治疗所致的细胞损伤 均町诱发ERS反应,通过UPR和白噬促 进肿瘤的存活,而严重或持久的ERS则 通过自噬性细胞死亡或ER相父凋f促 使肿瘤死亡。其中ERS介导的自噬在调 控细胞生存巾扮演一把双刃剑的角色, 自噬引起的细胞存活【1 71或凋f¨8j取决 于ERS的诱发冈素(如缺氧、饥饿、抗肿 瘤治疗及突变体的出现)、ERS反应的强 度及持续时间、细胞的类型等因素。在 肿瘤治疗过程中,抗肿瘤药物可引起 ERS和f1噬,以清除凶细胞毒性而受损 的大分子或线粒体,阻断线粒体凋广信 号级联传导,从而抑制肿瘤细胞的凋亡。 促使肿瘤存活,这可能是一些抗肿瘤药 物产生耐药的原因11…。另外,不同的肿 瘤细胞|,{噬活性不同,在大多数肿瘤细 胞如肝癌、前列腺癌Ⅲ“、乳腺癌、甲状腺 癌【2¨细胞中,自噬能力均降低,这可能 有利于肿瘤的发生。而在大肠癌、肺癌 及人官颈癌HeI国细胞等肿瘤细胞中,却 保持着较高的F1噬活性,对肿瘤细胞在 恶劣环境中的生存有一定的保护作用,
二、内质网相关性凋亡 1.内质网应激介导细胞凋产的机 制:目前发现ERS介导细胞凋亡至少包 括2种机制,即UPR和Ca“起始信号。 (1)UPR与细胞凋亡:ER膜f:存在3种 介导UPR的ERS蛋白,即PERK、IRE—l、 ATF6,正常状态下,这3种感受蛋白与葡 萄糖调节蛋白78(GRP78)结合而处于无 活性状态。ERS时,GRP78与PERK、 ATF6、IRE—l解离.继而与未折叠蛋白结 合。解离后的感受蛋白活化并启动UPR,
万方数据
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的IRE!.TRAF2.ASKl复合物,该复合物 可激活JNK。ASKI过表达会诱导细胞 的凋亡,而在ASKI-/一细胞中,ERS则不 能诱导JNK的激活以及细胞凋亡,表明 ASKI是ERS诱导JNK的激活以及细胞 凋产所必需的。(4)bcl-2家族成员和钙 离子信号:bcl-2家族成员定位于ER膜 上并影响ER稳态,参与ERS诱导的细 胞凋亡。1"l-2/bt·1.xl的过表达能够抑制 ERS引起的细胞凋亡,属于抗凋亡蛋向, 而bax和Bak的缺欠可以保护由ERS引 起的细胞凋亡,属于促凋亡蛋白。非应 激状态F,bax和Bak与bcl一2结合而处 于无活性状态。ERS时。通过UPR激活 CHOP蛋白,CHOP可以上调bax/Bak而 下调bcl-2。激活的CHOP蛋白和JNK 激酶还可以削弱bcl一2的抗凋亡功能,并 诱导ER膜上bax和Bak构象改,蔓导致 ER膜完整性破坏,使ER内ca“外流, 细胞质内ca“浓度升高,最终诱发细胞 凋亡。
DOI:10.3760/cma.J.issn.100l-9030.2012. 07.086
基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项 目(D200933)
作者单位:150086哈尔滨医科大学第二 附属医院普外科
通信作者:张新晨,Email:marschenxin@
honnail.corn
突变的II型跨膜蛋白dysferlin存ER中 积聚而诱发的A噬,证实了PERK.elF2a 是衔接ERS与自噬的信号通路‘”。(2) Ogata等¨叫利用IRE!a或AT№缺陷小 鼠胚胎成纤维细胞与PERK缺陷胚胎干 细胞,证实了农霉索或毒胡萝卜素触发 自噬相关蛋向LC3阳性小囊泡积聚完全 依赖于IRE.1,而不是PERK和ATF6。 肿瘤坏死因子相关受体因子(’FRAF2)是 连接活性IRE.1与活化c.Jun氨堆末端 激酶(JNK)的细胞内接头分子.在 TRAF2缺陷鼠类胚胎成纤维细胞巾,毒 胡萝h素诱发的LC3阳性小囊泡积聚完 全被抑制.并发现在JNK抑制剂处理的 细胞中,ERS诱导的自噬被抑制:以上 均提示IREI-TRAF2一JNK途径是ERS日寸 发生自噬的重要通路,而PERK和ATF6 信号通路在ERS诱导自噬发生时并不起 重要作用 (3)ERS反应导致Ca“由 ER进入细胞质内,胞质内Ca“增加可以 激活多种激酶与蛋白酶,这可能与自噬 信口.有关H“。Hcyer—Hansen等‘12’研究 结果证实Ca“介导的自噬依赖于钙调蛋 白激酶激酶13(CaMKKl3),并激活腺仔酸 活化蛋门激酶,最终抑制roTOR复合体l (mTORCi)而激活自噬。Zalckvar等‘”j 发现A噬的激活可通过死亡相关蛋白的 活化,然后磷酸化Beclin—l,使之与B一细 胞淋巴瘤/白血病一2(bcl-2)分离来实现。 Sakaki等’“1认为在应对ERS反应时, Ca“介导的自噬需要蛋白激酶C.0 (PKC0)的参与。Py等¨副研究结果表明 依赖Ca“外流而发牛磷酸化的真核细胞 翻译延伸因子2(eEF.2)激酶也参与介 导ERS状态下自噬的发生。
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·综述·
内质网应激介导的细胞自噬与凋亡研究进展
代景友张新晨杨维良吴德全
内质网(ER)是哺乳动物中一种重 要的细胞器,是细胞内蛋白质合成、修 饰、折叠的场所,是储存并调节Ca“的场 所Ll o。由于缺氧、营养缺乏、氧化应激等 原网引起的错误折叠与未折叠蛋白在 ER腔内聚集以及Ca“平衡紊乱的状态, 称为内质网应激(ERS)。为缓解ERS而 引起的一系列后续反应称为未折叠蛋白 反应(UPR)。轻度ERS时,一方面,ER 通过激活UPR【21以保护细胞免受损伤, 促使细胞存活;另一方面,激活的UPR 可启动自噬,清除那些超m蛋白酶体清 除能力的错误折叠蛋白,以恢复ER稳 态,促使细胞存活一。。而过度或持久 ERS且不能及时修复时,ER一方面可通 过启动ER特有的凋f途径促使细胞凋 亡”j;另一方面可通过过度激活内噬致 使自噬性细胞死亡。5 J。近年来大世研究 结果显示,ERS介导的细胞自噬及凋亡 与许多肿瘤的发生发展和治疗有关扣。J。 岗此,充分r解ERS介导的细胞自噬及 凋亡的相父机制及信口.通路,町能为肿 瘤的治疗开辟新的途径,现综述如下。
降低末折叠或错误折叠蛋白在ER内的 积累,以促进细胞的生存。严重或持久 ERS时,PERK、ATF6、IRE—l可通过激活生 长抑制I)NA损伤基因153(GADDl53)或 CCAAT/增强子结合蛋白(C/EBP)同源 蛋白(CHOP)、JNK、半胱氨酰天冬氨酸 特异性蛋门酶(Caspase)以及bcl-2家族 等下游的凋亡信号分子而引起细胞凋 亡。(2)Ca“稳态与细胞凋亡:ER是 Ca“储备和Ca“信号转导的主要部位, Ca“稳态的维持主要依靠ER L的Ca“ 通道,任何凶素f;I起Ca“通道的改变.都 有可能造成ER腔内Ca“平衡紊乱,从 而影响ER的功能,引起ERS反应进而 I叶j现UPR,,严重或持久的ERS可通过上 述UPR机制引发细胞凋亡。另外.内质 网Ca“失衡致胞质内的游离Ca“升高, 钙蛋门酶被激活。活化的钙蛋白酶从胞 质移位于ER表面,切割并激活ER膜上二
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