Nature:癌細胞壓力和細胞自噬存在關聯

2021-02-15 生物醫學中文摘要

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在很多腫瘤中,癌細胞其實是受到了很大的應激壓力的。這些應激壓力來自很多方面,例如細胞環境中的過氧化物刺激、細胞核變異,同時細胞之間的接觸抑制消失導致細胞分布過密而供氧和能量物質不充分。

近些年來的研究表明,癌細胞在應激環境下會激活細胞內應激壓力反應相關的信號通路來維持細胞代謝的動態平衡,通過這種策略可以保持細胞的持續存活。而細胞內的自噬作為一種主動性的細胞應激壓力反應方式,對於腫瘤的發展起著重要作用。


Figure 1 | Coordinate induction of an autophagy–lysosome gene program in PDA by MiT/TFE proteins.

已有的研究證明,多種不同癌症的病情發展都伴隨著高水平的自噬過程,這其中就包括胰腺導管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDA)。細胞自噬是細胞中高度保守的自行降解過程,通過形成吞噬泡(囊泡),可見將細胞內不必要、不正常的部分包裹在囊泡中,並轉運到溶酶體,並進一步進行降解消化。在溶酶體分解消化後的物質則可以繼續作為細胞生長生存的原材料。因此,細胞的自噬過程既起到了清道夫的功能,還起到了廢物循環利用的效果。

美國麻薩諸塞州的Rushika Perera和同事們,發現了細胞應激壓力和自噬過程之間,在胰腺癌中導致細胞代謝被改變的一個新關聯。相關研究發表在最新一期的《Nature》上。


Figure 2 | Constitutive nuclear import of MiT/TFE factors controls autophagy–lysosome function in PDA.

在這項研究中,他們發現MiT/TFE家族轉錄因子的異常表達和組成性激活。研究人員通過分析人類胰腺管道癌PDA樣本材料和細胞系材料,發現在這些樣本的細胞中,細胞內自噬和溶酶體功能介導代謝的重新編程都有大大增加。在這個過程中,MiT/TFE 家族的轉錄因子介導了溶酶體的大量擴增和細胞內能量的分解再利用更加活躍。細胞整體的代謝譜分析表明,依賴於MiT/TFE 家族轉錄因子的細胞自噬-溶酶體激活,對於細胞內部胺基酸庫的平衡有著重要意義。

這些發現說明,溶酶體調控是癌細胞中營養利用和能量平衡的一個焦點。在胰腺導管腺癌細胞中,細胞內部的「清理」機制最終於細胞自噬和溶酶體相關,這個細胞自噬-溶酶體激活途徑則可以算是侵襲性癌症惡化標誌。針對這個細胞自噬途徑的分析和監控,可以作為腫瘤病情發展的一個指標。同時,因為細胞自噬-溶酶體激活途徑是癌細胞維持代謝平衡的一個關鍵信號通路,針對這個信號通路的抑制可能會是遏制癌細胞的增殖和生產提供新的思路。

Figure 3 | MiT/TFE proteins maintain autolysosome-derived pools of amino acids.


Figure 4 | MiT/TFE proteins are required for PDA growth.

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