Οι ρόλοι των πρωτεϊνών που ενεργοποιούν την GTPase στον ρυθμιζόμενο κυτταρικό θάνατο και στην ανοσία του όγκου

Αφηρημένη

Η πρωτεΐνη ενεργοποίησης της GTPase (GAP) είναι ένας αρνητικός ρυθμιστής της πρωτεΐνης GTPase που πιστεύεται ότι προάγει τη μετατροπή της ενεργού μορφής GTPase-GTP στη μορφή GTPase-GDP. Με βάση την ικανότητά του να ρυθμίζει πρωτεΐνες GTPase και άλλους τομείς, τα GAP εμπλέκονται άμεσα ή έμμεσα σε διάφορες διαδικασίες κυτταρικής απαίτησης. Εξετάσαμε τα υπάρχοντα στοιχεία των GAP που ρυθμίζουν τον ρυθμισμένο κυτταρικό θάνατο (RCD), κυρίως την απόπτωση και την αυτοφαγία, καθώς και ορισμένα νέα RCDs, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στη συσχέτισή τους με ασθένειες, ιδιαίτερα τον καρκίνο. Θεωρήσαμε επίσης ότι τα GAP θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ανοσία του όγκου και προσπαθήσαμε να συνδέσουμε τα GAP, το RCD και την ανοσία του όγκου. Μια βαθύτερη κατανόηση των GAP για τη ρύθμιση αυτών των διεργασιών θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων θεραπευτικών στόχων για την αποφυγή παθολογικής απώλειας κυττάρων ή για τη μεσολάβηση του θανάτου των καρκινικών κυττάρων.

Ο ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος αναφέρεται στον ενεργό θάνατο μιας κατηγορίας ρυθμιστικών κυττάρων στο ανοσοποιητικό σύστημα, ρυθμίζοντας έτσι την ένταση και τη διάρκεια της ανοσολογικής απόκρισης. Τα ρυθμιστικά κύτταρα περιλαμβάνουν τα ρυθμιστικά Τ κύτταρα και τα ρυθμιστικά Β κύτταρα, κ.λπ., τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της ομοιόστασης του ανοσοποιητικού συστήματος. Υπάρχει στενή σχέση μεταξύ του ρυθμιστικού κυτταρικού θανάτου και της ανοσίας. Ο ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος μπορεί να επηρεάσει την ένταση και τη διάρκεια της ανοσολογικής απόκρισης και συνεπώς το επίπεδο της ανοσίας. Από τη μία πλευρά, ο ρυθμισμένος κυτταρικός θάνατος μπορεί να ενισχύσει την ανοσολογική απόκριση και να προωθήσει την κάθαρση των παθογόνων. Από την άλλη πλευρά, ο υπερβολικός ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος μπορεί επίσης να αποδυναμώσει την ανοσία, οδηγώντας σε ευαισθησία σε λοιμώξεις και αυτοάνοσα νοσήματα. Συνοπτικά, ο ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος σχετίζεται στενά με την ανοσία. Ο κατάλληλος ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος μπορεί να ενισχύσει την ανοσολογική απόκριση και να προωθήσει την κάθαρση των παθογόνων, αλλά ο υπερβολικός ρυθμιστικός κυτταρικός θάνατος μπορεί επίσης να αποδυναμώσει την ανοσία, καθιστώντας το σώμα ευάλωτο σε λοιμώξεις και στην εμφάνιση αυτοάνοσων νοσημάτων. Επομένως, πρέπει να δώσουμε μεγάλη προσοχή στη βελτίωση της ανοσίας. Το Cistanche μπορεί να ενισχύσει την ανοσία. Το Cistanche είναι πλούσιο σε μια ποικιλία αντιοξειδωτικών ουσιών, όπως βιταμίνη C, βιταμίνη C, καροτενοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να καθαρίσουν τις ελεύθερες ρίζες, να μειώσουν το οξειδωτικό στρες και να βελτιώσουν την ανοσία. αντίσταση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Κάντε κλικ στο συμπλήρωμα cistanche deserticola

Λέξεις-κλειδιά:

Πρωτεΐνες που ενεργοποιούν την GTPase, Ρυθμιζόμενος κυτταρικός θάνατος, Ανοσία όγκου.

Εισαγωγή

Η ανθρώπινη υπεροικογένεια Ras (μονομερείς GTPases) μικρών τριφωσφατάσης γουανοσίνης (μικρές GTPases) περιλαμβάνει περισσότερα από 150 μέλη [1] και συνήθως χωρίζεται σε πέντε κύριες οικογένειες: τις οικογένειες Ras, Rho, Rab, Arf και Ran [2]. Συνδέονται με ποικίλες κυτταρικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της μετάδοσης σήματος, της μεταφοράς υλικού και της κατασκευής του κυτταροπλασματικού σκελετού [3]. Οι μικρές GTPases έχουν δύο διαφορετικές καταστάσεις διαμόρφωσης και εναλλάσσονται μεταξύ τους.

Στην ενεργοποιημένη κατάσταση, δεσμεύονται στο GTP και το αντίθετο ισχύει για το ΑΕΠ. Αυτή η μετάβαση κατάστασης διαχειρίζεται τρεις ρυθμιστές: παράγοντες ανταλλαγής νουκλεοτιδίων γουανίνης (GEFs), αναστολείς διάστασης νουκλεοτιδίων γουανίνης (GDIs) και πρωτεΐνες ενεργοποίησης GTPase (GAPs) [4]. Μεταξύ αυτών, τα GEF είναι θετικοί παράγοντες που ενεργοποιούν την GTPάση προάγοντας τη σύνδεση με το GTP, ενώ τα GDI και τα GAP είναι και οι δύο αρνητικοί παράγοντες που αδρανοποιούν την GTPase απομονώνοντας και υδρολύοντας την GTP, αντίστοιχα [3, 4].

Τα GAP είναι πρωτεΐνες πολλαπλών δομικών περιοχών (Εικ. 1) που κυμαίνονται από 50 έως 250 kDa σε μέγεθος [5]. Αντίστοιχα με την υπεροικογένεια των GTPases Ras, τα GAP μπορούν επίσης να χωριστούν σε πέντε κύριες οικογένειες: τις οικογένειες Ras-GAP, RhoGAP, Rab-GAP, Arf-GAP και Ran-GAPs. Σε αντίθεση με τα GAP για την υπεροικογένεια Ras, μια κατηγορία GAP, που ονομάζονται ρυθμιστές σηματοδότησης πρωτεΐνης G (RGSs), δρα στις ετεροτριμερείς πρωτεΐνες G [5, 6]. Μόλις φθάσουν στη διαμόρφωση δεσμευμένου στο GDP, τα GAP μπορούν γενικά να τερματίσουν τους αντίστοιχους καταρράκτες σηματοδότησης κατάντη υδρολύοντας το GTP. Η αντίδραση υδρόλυσης GTP είναι εξαιρετικά αργή, αλλά τα GAP μπορούν να επιταχύνουν το βήμα διάσπασης κατά αρκετές τάξεις μεγέθους για να αυξήσουν τον ρυθμό υδρόλυσης. Κατά τη διάρκεια της υδρόλυσης RasGTP, τα παραδοσιακά GAP εισάγουν το δάκτυλο αργινίνης ή τον αντίχειρα της ασπαραγίνης στην αυλάκωση δέσμευσης νουκλεοτιδίων της στοχευόμενης GTPase για να διεγείρουν την υδρόλυση [7, 8], ενώ οι πρωτεΐνες RGS συνδέονται απευθείας με τις ενεργές υπομονάδες G του συζευγμένου με πρωτεΐνη G υποδοχέα (GPCR) για την πρόκληση υδρόλυσης [6].

Φυσιολογικά, ο κυτταρικός θάνατος είναι ένας ομοιοστατικός μηχανισμός που ρυθμίζει και διατηρεί τη λειτουργία και το μέγεθος των ιστών και των οργάνων. Σημαντικά διαφορετικές από τον τυχαίο κυτταρικό θάνατο (ACD), οι συνέπειες της εξωτερικής περιβαλλοντικής διαταραχής, ο ρυθμισμένος κυτταρικός θάνατος (RCD), απαιτούνται για φυσιολογικές ή παθολογικές ενοχλήσεις που ενεργοποιούν ενδογενείς γενετικά κωδικοποιημένους μοριακούς καταρράκτες και μηχανισμούς σηματοδότησης, στους οποίους μπορεί να παρέμβει γενετική ή φαρμακολογικό φάρμακο. Το RCD μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο κύριους τύπους: αποπτωτικό και μη αποπτωτικό. Η απόπτωση είναι η πιο κοινή μορφή προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου (PCD), ενώ μια άλλη σημαντική κατηγορία μη αποπτωτικού RCD, η οποία περιλαμβάνει νεκρόπτωση, αυτοφαγία, μιτωτική καταστροφή, πυρόπτωση, φερρόπτωση, μεθούωση, πρόπτωση, παρθάνατος, εξαρτώμενο από λυσόσωμα κυτταρικό θάνατο, έντοση και ογκώδες, κερδίζει επίσης την προσοχή [9, 10].

Αυτοί οι διαφορετικοί τύποι κυτταρικού θανάτου διαφέρουν από τις μορφολογικές αλλαγές και τα βιοχημικά χαρακτηριστικά που προκαλούνται από τα ερεθίσματα θανάτου τους, αλλά ορισμένες μορφές κυτταρικού θανάτου δεν είναι εντελώς ανεξάρτητες από άλλες, με ορισμένες διασταυρώσεις μοριακών χαρακτηριστικών, όπως η απόπτωση και ο αυτοφαγικός κυτταρικός θάνατος [11. ]. Ανεξάρτητα από τους κανόνες του φυσιολογικού κυτταρικού θανάτου, τα καρκινικά κύτταρα επιβιώνουν όταν δεν υποτίθεται ότι, σε μεγάλο βαθμό, παράγοντας σχετικές γενετικές μεταλλάξεις ή επιγενετικές τροποποιήσεις που επηρεάζουν τη μετάδοση των σημάτων κυτταρικού θανάτου για την παράκαμψη του RCD.

Η ρύθμιση της δραστηριότητας της GTPase από τα GAP πυροδοτεί μια σειρά αλλαγών σηματοδότησης, ειδικά στην κυτταρική ανάπτυξη, πολλαπλασιασμό και θάνατο, και πλαισιώσαμε ό,τι μπορούμε να παρατηρήσουμε όσον αφορά το RCD και την ανοσία του όγκου για να εξερευνήσουμε τους δεσμούς μεταξύ αυτών των τριών. Σε αυτήν την ανασκόπηση, πρώτα θα συζητήσουμε την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών των GAP για διαφορετικά RCDs, παρουσιάζοντας έναν μεγάλο αριθμό μεμονωμένων παραδειγμάτων (Πίνακας 1), και τέλος, θα δοθεί μεγάλη έμφαση στη ρύθμιση της ανοσίας του όγκου από τα GAPs . Συνοψίζοντας αυτή τη γνώση, θα επεξεργαστούμε περαιτέρω τις παθοφυσιολογικές επιπτώσεις της ρύθμισης της GAP αυτών των διεργασιών και θα επισημάνουμε υποσχόμενες θεραπευτικές προσεγγίσεις για τον καρκίνο υπό το φως αυτών των νέων ευρημάτων.

Απόπτωση

Η απόπτωση είναι μια μορφή PCD και ονομάζεται επίσης «νέκρωση συρρίκνωσης» [12] λόγω των μορφολογικών χαρακτηριστικών της συμπύκνωσης της χρωματίνης και της κυτταρικής συρρίκνωσης (πύκνωση). Επιπλέον, τα χαρακτηριστικά του περιλαμβάνουν τον κατακερματισμό του DNA (καρυόρροια), τον σχηματισμό αποπτοσωμάτων και τη δημιουργία φυσαλίδων μεμβράνης [9]. Δύο κοινά μονοπάτια σηματοδότησης προκαλούν απόπτωση: η μία οδός είναι η εγγενής οδός, η οποία οφείλεται σε αλλαγές στο δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης και στη διαπερατότητα της εξωτερικής μεμβράνης και στη συνέχεια στην προώθηση της απελευθέρωσης μιτοχονδριακών πρωτεϊνών όπως το κυτόχρωμα c, ενεργοποιώντας έτσι την κασπάση 3 και σχηματίζοντας αποπτοσώματα [1. ]. Αυτή η διαδικασία ρυθμίζεται από την οικογένεια πρωτεϊνών BCL-2, κυρίως προαποπτωτικές πρωτεΐνες (BAX, BAK, BIM, PUMA και BID) και αντιαποπτωτικές πρωτεΐνες (BCL-2, BCL-XL και MCL1) [ 14]. Η άλλη οδός είναι η εξωτερική οδός απόπτωσης που ξεκινά από το σύμπλεγμα σηματοδότησης που προκαλεί θάνατο (DISC) και τους υποδοχείς θανάτου (πρωτεΐνη κυτταρικής μεμβράνης), όπως οι υποδοχείς Fas, οι υποδοχείς του παράγοντα νέκρωσης όγκου (TNF) και ο συνδετήρας που προκαλεί την απόπτωση που σχετίζεται με τον TNF. (TRAIL) υποδοχείς, οι οποίοι τελικά ενεργοποιούν την οικογένεια πρωτεάσης κασπασών, τους εκτελεστές της κυτταρικής απόπτωσης και επάγουν την κυτταρική απόπτωση [13, 15].

Οι διαταραχές απόπτωσης σχετίζονται στενά με την εμφάνιση και την ανάπτυξη αυτοάνοσων νοσημάτων, νευροεκφυλιστικών νοσημάτων και όγκων. Για παράδειγμα, τα καρκινικά κύτταρα έχουν συχνά τα χαρακτηριστικά της αναστολής της απόπτωσης για να εξασφαλίσουν απεριόριστο πολλαπλασιασμό.

Αναδυόμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα GAPs συνδέονται στενά με την αποπτωτική εξέλιξη (Εικ. 2). Ορισμένα GAP μπορούν να προάγουν την απόπτωση των καρκινικών κυττάρων για την προστασία του οργανισμού. Το p120RasGAP, ένας ρυθμιστής της σηματοδότησης της πρωτεΐνης G 3 (RGS3), που έχει διαγραφεί στον καρκίνο του ήπατος 1 (DLC1), η πρωτεΐνη αλληλεπίδρασης DOC-2/ DAB2 (DAB2IP) και το STARD13 είναι τυπικά παραδείγματα, επειδή τα πέντε GAP μπορούν να επηρεάσουν την ισορροπία των αντιαποπτωτικών πρωτεϊνών και των προαποπτωτικών πρωτεϊνών και/ή της αντίστοιχης οδού σηματοδότησης για την πρόκληση απόπτωσης. Το p120RasGAP (επίσης γνωστό ως RASA1), το κλασικό GAP του RAS, προκαλεί ογκογένεση που εξαρτάται από το Ras όταν καταστέλλεται η μεταγραφική του ρύθμιση. Το sorafenib, ως στοχευμένος παράγοντας στο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα (HCC), μπορεί να προκαλέσει απόπτωση των καρκινικών κυττάρων. Μελέτες έχουν δείξει ότι η σημαντική οδός του ρυθμίζει προς τα πάνω το επίπεδο του p120RasGAP για τη θεραπευτική του δράση προάγοντας τη φωσφορυλίωση του ομοιοκουτί 1 της υπόφυσης (PITX1) για να αυξήσει την έκφραση και τη σταθερότητά του [16]. Ωστόσο, εάν η απόπτωση μπορεί να προκληθεί επιτυχώς εξαρτάται από τον βαθμό δραστηριότητας της οδού σηματοδότησης. Η κασπάση-3 ενεργοποιείται πιο ήπια, η οποία εξουδετερώνει την απόπτωση και προάγει την κυτταρική επιβίωση διασπώντας το p120RasGAP σε δύο θραύσματα. Το Ν-τερματικό του θραύσμα ενεργοποιεί την οδό PI3k/Akt και μόνο η υπερενεργοποίηση της κασπάσης θα προάγει τον αποπτωτικό κυτταρικό θάνατο [17, 18].

Στο HCC, η έκφραση του RGS3 επηρεάζεται από το ογκογόνο lncRNA HOXD-AS1, το οποίο μειώνει τα επίπεδα mRNA του RGS3 και ενεργοποιεί το μονοπάτι σηματοδότησης MEK/ERK για την πρόληψη της απόπτωσης [19]. Το HOXD-AS1 ρυθμίζει επίσης προς τα πάνω την έκφραση του ARHGAP11A (ένα RhoGAP) και οδηγεί στην επαγωγή μετάστασης χρησιμεύοντας ως ανταγωνιστικό ενδογενές RNA (ceRNA) και καταστέλλοντας το miR19 [19]. Παρόμοια με το HOXD-AS1, το STARD13 (DLC2, ένα RhoGAP) 3'UTR δρα ως ceRNA και αυξάνει την έκφραση του τροποποιητικού παράγοντα Bcl-2 (BMF) δεσμεύοντας ανταγωνιστικά με το miR-125b στον καρκίνο του μαστού.

Εν τω μεταξύ, το STARD13 3'UTR θα μπορούσε να προωθήσει την αλληλεπίδραση του BMF/Bcl-2 για την απελευθέρωση του Bax και του κυτοχρώματος c για την ενεργοποίηση της εγγενούς οδού της απόπτωσης [20]. Τα DLC1 και DAB2IP επηρεάζουν άμεσα την αντίστοιχη οδό και την πρωτεΐνη στόχο για να επάγουν απόπτωση. Για παράδειγμα, το DLC1 (ένα RhoGAP) απορυθμίζει την έκφραση του TNFAIP3/A20 και ρυθμίζει προς τα πάνω την έκφραση του BCL211/BIM και της κασπάσης-3 για να προκαλέσει κυτταρικό θάνατο απενεργοποιώντας τη σηματοδότηση NF-kB στο αγγειοσάρκωμα [21]. Η επίδραση του DAB2IP στην προώθηση της απόπτωσης περιλαμβάνει πολλαπλές οδούς σηματοδότησης στον καρκίνο [22]. Στον καρκίνο του προστάτη (PCa), το DAB2IP έχει διπλό ρόλο στον επηρεασμό της απόπτωσης. Πρώτον, το DAB2IP αλληλεπιδρά άμεσα με το STAT3 και αναστέλλει τη φωσφορυλίωση του (τυροσίνη 705 και σερίνη 727) και τη μετενεργοποίηση, διαταράσσοντας έτσι την ισορροπημένη έκφραση των προ-αποπτωτικών γονιδίων (Bax) και των αντι-αποπτωτικών γονιδίων (επιζών, Bcl-2 και Bcl -xL) και προάγει την απόπτωση. Δεύτερον, το DAB2IP ενεργοποιεί εγγενείς οδούς, συμπεριλαμβανομένης της διακοπής του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης και της απελευθέρωσης του κυτοχρώματος c, Omi/HtrA2 και Smac, ενεργοποιώντας τελικά τον καταρράκτη των κασπασών [23].

Το RACGAP1 μπορεί να προάγει τη μετάσταση και την ανάπτυξη καρκίνου αναστέλλοντας την απόπτωση. Το RACGAP1 δρα σε μικρές πρωτεΐνες G της οικογένειας Rho, διεγείροντας την υδρόλυση GTP και ρυθμίζοντας τα CDC42 και RAC1. Η έκφραση και η σταθερότητα του RACGAP1 επηρεάζονται από το STAT3 και την αλληλουχία μετασχηματισμού επιθηλιακών κυττάρων 2 (ECT2). Στο HCC, το STAT3, ένας μεταγραφικός παράγοντας του RACGAP1, μπορεί να ρυθμίσει προς τα πάνω την έκφραση του RACGAP1 και, στη συνέχεια, το RACGAP1 μειώνει την οδό σηματοδότησης Hippo μέσω της συσσώρευσης της F-ακτίνης για να ενεργοποιήσει την πρωτεΐνη που σχετίζεται με τον συνενεργοποιητή μεταγραφής (YAP). Με το YAP, η μεταγραφή της περιοχής προαγωγέα που μετατοπίζεται με νουκλεοπορίνη (TPR) ρυθμίζεται προς τα πάνω. Το TPR με τη σειρά του μπορεί να ρυθμίσει τη φωσφορυλίωση και τον εντοπισμό του RACGAP1 στην κεντρική άτρακτο. Ως αποτέλεσμα, η απόπτωση αναστέλλεται ενώ η ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων προωθείται [24]. Το ECT2, ο καταλυτικός παράγοντας ανταλλαγής νουκλεοτιδίων γουανίνης σε μικρές GTPάσες [25], αλληλεπιδρά με το RacGAP1. Στο HCC, αφενός, το ECT2 προάγει τη σταθερότητα της πρωτεΐνης RacGAP1 και, αφετέρου, το RacGAP1 προάγει την ενεργοποίηση RhoA με τη μεσολάβηση ECT και τη μετάσταση των κυττάρων HCC [26]. Στον καρκίνο του μαστού που μοιάζει με βάση (BLBC), τα κύτταρα RACGAP1 έχουν επίσης αποδειχθεί ότι αποτυγχάνουν στην κυτταροκίνηση και προκαλούν την έναρξη της απόπτωσης [27].

Σίγουρα, τα GAP παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο σε άλλες ασθένειες που σχετίζονται με την απόπτωση εκτός από τον καρκίνο. Η μη έγκαιρη και ακατάλληλη απόπτωση θα αυξήσει το ποσοστό εμφάνισης καρδιαγγειακών παθήσεων. Το εβδομήντα τοις εκατό των ασθενών με τριχοειδική δυσπλασία-αρτηριοφλεβική δυσπλασία παρουσιάζουν αδρανοποιημένες μεταλλάξεις στο γονίδιο RASA1. Πιθανότατα, με βάση τη λειτουργία του διασπασμένου Ν-τερματικού θραύσματος του RASA1 στη μεσολάβηση κατά της απόπτωσης, η ανεπάρκεια RASA1 οδηγεί σε απόπτωση των ενδοθηλιακών κυττάρων του λεμφικού αγγείου (LV), προκαλώντας τον εξασθενημένο σχηματισμό των βαλβίδων LV [28].

Επιπλέον, το RGS5 όχι μόνο συντονίζει τη δραστηριότητα των προαποπτωτικών πρωτεϊνών, των αντιαποπτωτικών πρωτεϊνών και της κασπάσης-3 αλλά επίσης αναστέλλει τις σηματοδοτικές οδούς JNK1/2 και p38 για την αναστολή της απόπτωσης των καρδιομυοκυττάρων, η οποία υπάρχει στην ισχαιμία-επαναδιάχυση του μυοκαρδίου [29 ]. Η περιττή απόπτωση σχετίζεται επίσης με νευρολογικές παθήσεις και οπτική νευροπάθεια. Οι ερευνητές προτείνουν ότι η υπερέκφραση του DAB2IP, το οποίο έχει το νέο όνομα κινάση απόπτωσης που ρυθμίζει το σήμα 1-αλληλεπιδρούσα πρωτεΐνη-1, μπορεί να προάγει την ανάπτυξη της νόσου του Alzheimer με τη μεσολάβηση -επαγόμενη από αμυλοειδές απόπτωση των εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων. ενώ η υπερέκφραση του TBC1D17 θα προάγει τον θάνατο των κυττάρων του αμφιβληστροειδούς για την επίτευξη οπτικής νευροπάθειας [30, 31].

Συνοπτικά, τα προαναφερθέντα GAP αλληλεπιδρούν με την πρωτεΐνη-στόχο ή τις οδούς σηματοδότησης για να ενεργοποιήσουν ή να αναστέλλουν τις αποπτωτικές οδούς σηματοδότησης και να επηρεάσουν την απόπτωση, επηρεάζοντας έτσι την ανάπτυξη της νόσου. Συνεχώς, οι μελετητές έχουν δώσει μεγάλη προσοχή στους μηχανισμούς και τις θεραπευτικές στρατηγικές των όγκων. Εδώ, εισάγουμε ορισμένες GPA που επηρεάζουν την απόπτωση για να αποκαλύψουν την παθολογική διαδικασία και να βελτιώσουν τη θεραπευτική επίδραση των όγκων. Φυσικά, η έρευνα GAP αποκαλύπτει επίσης τους ειδικούς μηχανισμούς άλλων παθολογικών διεργασιών για να μας δώσει μια καλύτερη κατανόηση του σχεδιασμού και να μας βοηθήσει να αναπτύξουμε μια αποτελεσματική θεραπεία για ειδικούς στόχους.

Μη αποπτωτική RCD

Αυτή η ενότητα καλύπτει όχι μόνο τον εξαρτώμενο από την αυτοφαγία κυτταρικό θάνατο για να εξηγήσει τη συσχέτιση με τα GAPs, αλλά και νέες μορφές κυτταρικού θανάτου, όπως η φερρόπτωση, η πυρόπτωση και άλλοι άτυποι τύποι (Εικ. 3).

Κυτταρικός θάνατος που εξαρτάται από την αυτοφαγία

Για να διατηρήσουμε τη φυσική μας ομοιόσταση και υγεία, είναι απαραίτητο να ενεργοποιήσουμε την αυτοφαγία για να εξαλειφθούν τα περιττά και επιβλαβή συστατικά του κυττάρου. Η αυτοφαγία είναι μια σημαντική, συντηρημένη και φυσιολογική κυτταρική διαδικασία που χωρίζεται πάντα σε διάφορα στάδια: επαγωγή φαγοφόρων, σχηματισμός αυτοφαγοσωμάτων και αυτολυσοσωμάτων και αποδόμηση και ανακυκλοφορία του περιεχομένου του αυλού. Τα κύρια χαρακτηριστικά είναι οι ειδικές δομές μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων των φαγοφόρων, των αυτοφαγοσωμάτων και των αυτολυσοσωμάτων. Η αυτοφαγία θεωρείται ένας μηχανισμός επιβίωσης των κυττάρων, αλλά όταν η αυτοφαγία υπερενεργοποιείται πέρα ​​από την ικανότητα του κυττάρου, οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο, που ονομάζεται κυτταρικός θάνατος που εξαρτάται από την αυτοφαγία (ADCD). Η αναγνώριση της ADCD απαιτεί χαρακτηριστικά αυξημένου ρυθμού αυτοφαγικής δραστηριότητας και αποκλεισμού κυτταρικού θανάτου λόγω άλλων μορφών και μπορεί να τροποποιηθεί με γενετική ή/και φαρμακολογική αναστολή των παραγόντων αυτοφαγίας [32].

Ωστόσο, η έννοια του ADCD εξακολουθεί να είναι πολύ αμφιλεγόμενη. Αφενός, η ύπαρξη αλληλεπιδράσεων μεταξύ αυτοφαγίας και άλλων RCD, όπως η απόπτωση, καθιστά δύσκολο τον ορισμό του ADCD ως ανεξάρτητης διαδικασίας κυτταρικού θανάτου μόνο από σχετικούς μοριακούς και μορφολογικούς δείκτες και, αφετέρου, ένα όριο ταξινόμησης θανατηφόρων και η μη θανατηφόρα αυτοφαγία είναι δύσκολο να προσδιοριστεί [33, 34]. Ο ρόλος της αυτοφαγίας στους όγκους θα μπορούσε να είναι αμφίπλευρος. Αν και η απώλεια της αυτοφαγίας προάγει την εξέλιξη του όγκου σε μοντέλα ποντικιών, περισσότερα στοιχεία δείχνουν ότι η αυτοφαγία μπορεί να καταστείλει τις ειδικές για τον όγκο φλεγμονώδεις αποκρίσεις και να βοηθήσει τις μεταβολικές δραστηριότητες των καρκινικών κυττάρων σε ένα περιορισμένο σε θρεπτικά συστατικά μικροπεριβάλλον, προάγοντας την ανάπτυξη του όγκου [35, 36]. Έχει αποδειχθεί ότι ορισμένα αντικαρκινικά φάρμακα, όπως η ρεσβερατρόλη και το τριοξείδιο του αρσενικού, μπορούν να προκαλέσουν ADCD [37-39], και επιπλέον, η ADCD εμφανίζεται σε ογκογόνα κύτταρα που εκφράζουν Ras απουσία άλλων συνμετασχηματισμένων γονιδίων [40], αλλά ο ρόλος σε διάφορους όγκους μένει να διερευνηθεί. Επομένως, παρέχουμε μόνο μια περιορισμένη εισαγωγή στο ρόλο των GAP στην αυτοφαγία εδώ.

Τα αυτοφαγοσώματα είναι μορφολογικοί δείκτες της αυτοφαγίας, ενώ οι πρωτεΐνες που σχετίζονται με την αυτοφαγία (ATG) είναι βασικές για το σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων και είναι μοριακοί δείκτες της αυτοφαγίας. Οι RAB GTPases μπορούν να ελέγξουν τη μεταφορά των ενδοκυτταρικών κυστιδίων [41] και να προσδιορίσουν την ωρίμανση του αυτοφαγοσώματος [42]. Περίπου 10 πρωτεΐνες RAB έχουν καθορισμένες λειτουργίες στην αυτοφαγία [43]. Επομένως, τα RABGAP, συμπεριλαμβανομένων των RABGAP που περιέχουν τομέα TBC (TRE2-BUB2-CDC16), εμπλέκονται επίσης στην αυτοφαγία. Το RAB33B επηρεάζει το σχηματισμό αυτοφαγοσωμάτων στρατολογώντας το σύμπλεγμα Atg12-Atg5-Atg16L1 σε φαγοκύτταρα και το Atg16L1 είναι η πρωτεΐνη δέσμευσης του RAB33B [44].

Μια μελέτη έδειξε ότι το OATL1 είναι ένα GAP που δρα στο RAB33B και η υπερέκφρασή του μπορεί να καθυστερήσει την ωρίμανση του αυτοφαγοσώματος ρυθμίζοντας τη σύντηξη μεταξύ αυτοφαγοσωμάτων και λυσοσωμάτων [45]. Το RalA/B (RAS όπως το A/B), μέλος της οικογένειας Ras GTPase, είναι επίσης βασικός ρυθμιστής της μεταφοράς κυστιδίων [46]. Στο μοντέλο κυττάρων θηλαστικών, το RalB και η τελεστική πρωτεΐνη του Exo84 μαζί επάγουν τη συγκρότηση ULK1-Beclin1-VPS34, η οποία απαιτείται για το σχηματισμό αυτοφαγοσώματος. Κάτω από πειραματικές συνθήκες χωρίς περιορισμό σε θρεπτικά συστατικά, μια μείωση του RalGAP μπορεί να ενεργοποιήσει το RalB και να προκαλέσει αύξηση της αυτοφαγίας [47]. Σε ένα άλλο πείραμα χρησιμοποιώντας το Drosophila ως μοντέλο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η Ral GTPase ρυθμίζει την αυτοφαγία στο πλαίσιο της PCD [48], η οποία θα μπορούσε να θεωρηθεί ως ADCD.

Ο μηχανιστικός στόχος της ραπαμυκίνης (mTOR) ενσωματώνει αυξητικούς παράγοντες και σήματα θρεπτικών συστατικών για την αναστολή της αυτοφαγίας. Το mTORC1, το οποίο είναι ένα σύμπλεγμα σηματοδότησης με το mTOR ως κύριο συστατικό, προάγει τη φωσφορυλίωση του ULK1 (unc-51-όπως η κινάση 1) παρουσία επαρκών θρεπτικών ουσιών [49]. Κάτω από τη ρύθμιση των κινασών σηματοδότησης AKT και AMPK, το σύμπλεγμα κονδυλώδους σκλήρυνσης 1/2 (TSC1/2) δρα ως το GAP του Rheb (το ομόλογο Ras εμπλουτισμένο στον εγκέφαλο) για την αναστολή του σχηματισμού του δεσμευμένου με GTP Rheb και συμμετέχει στη ρύθμιση του μονοπατιού σηματοδότησης Rheb-mTORC1-ULK1 για την προώθηση της αυτοφαγίας [49-51]. Η ανεπάρκεια Tsc1/2 είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη του συμπλέγματος κονδυλώδους σκλήρυνσης (TSC), μιας αυτοσωματικής επικρατούσας διαταραχής που προδιαθέτει τους ασθενείς στην ανάπτυξη όγκων πολλαπλών οργάνων [52]. Επομένως, η ελαττωματική αυτοφαγία στο TSC θα μπορούσε να οδηγήσει στη συσσώρευση αυτοφαγικών υποστρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων μη φυσιολογικών πρωτεϊνών και οργανιδίων, εντός του κυττάρου, προάγοντας την ογκογένεση. Μελέτες έχουν επίσης δείξει ότι η διαγραφή του RalGAP προκαλεί αύξηση της δραστηριότητας του mTORC1, οδηγώντας σε μείωση της αυτοφαγίας.

Εν τω μεταξύ, στον καρκίνο του παγκρέατος, το RalGAP καταστέλλει την εισβολή των καρκινικών κυττάρων μέσω της σηματοδότησης mTORC1 [53]. Η αυτοφαγία αυξάνει την αντίσταση των καρκινικών κυττάρων στη χημειοθεραπεία και την ακτινοθεραπεία. Η τεμοζολομίδη (TMZ) για τη θεραπεία του γλοιοβλαστώματος (GBM) είναι επιρρεπής στην πρόκληση αυτοφαγίας και θα μπορούσε να καταστήσει τα καρκινικά κύτταρα ανθεκτικά στο φάρμακο. Το DAB2IP βρέθηκε ότι ρυθμίζει αρνητικά την έκφραση ATG9B μέσω της οδού σηματοδότησης Wnt/-κατενίνης, αναστέλλοντας έτσι την επαγόμενη από την TMZ αυτοφαγία και αυξάνοντας την ευαισθησία στο φάρμακο στα κύτταρα GBM [54]. Επιπλέον, το DAB2IP έχει επίσης αποδειχθεί ότι είναι αρνητικός ρυθμιστής της αντίστασης ακτινοβολίας που σχετίζεται με την αυτοφαγία στο PCa. Ως ρυθμιστής ανάντη του DAB2IP, το miR{10}} μειώνει το επίπεδο πρωτεΐνης του DAB2IP στοχεύοντας το 3'-UTR του και αναστέλλοντας τη μετάφρασή του [55]. Στη συνέχεια, ενεργοποιείται η κατάντη οδός mTOR-S6K, αλλά η δραστηριότητα της αυτοφαγίας ενισχύεται, η οποία θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα της αναστολής αρνητικής ανάδρασης του Akt [56], ενισχύοντας τελικά την αντίσταση στην ακτινοβολία των κυττάρων PCa [55, 57].

Ορισμένα GAP επηρεάζουν το νευρικό σύστημα ρυθμίζοντας την αυτοφαγία. Η SIPA1L2, μια πρωτεΐνη που ενεργοποιεί την Rap GTPase, ρυθμίζει τη διαδικασία απελευθέρωσης νευροδιαβιβαστών, η οποία συνδέεται με τη σηματοδότηση TrkB/Rap1 και τα αμφισώματα που είναι τα οργανίδια σύντηξης των TrkB-όψιμων ενδοσωμάτων με αυτοφαγοσώματα [58], ενώ άλλα, συμπεριλαμβανομένων των TBC1D5, TBC1D1 σχετίζονται με τη νόσο των κινητικών νευρώνων και αυτά τα GAP προκαλούν την αποικοδομήσιμη από διαταραχή διαδικασία της αυτοφαγίας και τη συσσώρευση τοξικών πρωτεϊνών [59-63]. Το SGSM3/RABGAP5 και το TBC1D10A αδρανοποιούν τις αντίστοιχες GTPάσες για να τερματίσουν την αυτοφαγία και έχουν επιπτώσεις στο ανοσοποιητικό σύστημα όταν η αυτοφαγία εξαλείφει τα παθογόνα και βλάπτει τα οργανίδια των κυττάρων [64, 65]. Η απουσία GAPs θα μπορούσε να οδηγήσει σε γενετικά ετερογενή αυτοσωματικά νοσήματα. Για παράδειγμα, η διαγραφή της πρωτεΐνης TBC1D20 μπορεί να αυξήσει το ποσοστό ατυχημάτων του μικροσυνδρόμου 4 του Warburg, το οποίο είναι μια αυτοσωματική διαταραχή και έχει μη φυσιολογικές λειτουργίες των ματιών, του εγκεφάλου και των γεννητικών οργάνων [66]. Η αυτοφαγία είναι επίσης ένας εγγενής μηχανισμός για τη διατήρηση του μεταβολισμού και την ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών κατά τη διάρκεια της πείνας ή του στρες. Το TBC1D5 δεσμεύει και απομονώνει τα LC3 συν αυτοφαγικά διαμερίσματα και αυξάνει την έκφραση του μεταφορέα γλυκόζης GLUT1/Slc2a1 στη μεμβράνη πλάσματος, διευκολύνοντας την πρόσληψη γλυκόζης και τη γλυκολυτική ροή [67].

Συμπερασματικά, τα περισσότερα GAP ρυθμίζουν προς τα κάτω την αντίστοιχη δραστηριότητα GTPase για να ρυθμίσουν άμεσα την αυτοφαγία για να επηρεάσουν τις φυσικές μας λειτουργίες, αλλά λίγα χρησιμεύουν ως τελεστές για να ρυθμίσουν έμμεσα την αυτοφαγία για την επίτευξη αυτού του στόχου. Η αυτοφαγία σχετίζεται στενά με τη φυσική ομοιόσταση και την υγεία. Είναι σημαντικό ότι τα GAP επηρεάζουν τη διαδικασία της αυτοφαγίας. Δυστυχώς, το ίδιο το ADCD έχει πολλούς τομείς που δεν έχουν ερευνηθεί, και ως αποτέλεσμα, υπάρχουν λίγες μελέτες για το ADCD και τα GAP. Μπορούμε μόνο να συμπεράνουμε τον πιθανό ρόλο των GAP στο ADCD από τη σύνδεση μεταξύ αυτοφαγίας και GAP. Ως εκ τούτου, περαιτέρω μελέτες είναι απαραίτητες για να μας δώσουν μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα GAP ρυθμίζουν το ADCD σε φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις, κατανοούν σωστά την παθολογική ανάπτυξη και βρίσκουν θεραπευτικούς στόχους.

Φερρόπτωση

Η Ferroptosis είναι μια νέα οξειδωτική RCD στην οποία οι συνέπειες συσσωρεύονται από θανατηφόρα εξάρτηση από σίδηρο από τα λιπιδικά υδροϋπεροξείδια [68]. Η επιστημονική του παρατήρηση ξεκινά το πείραμα του εκλεκτικού κυτταρικού θανάτου που προκαλείται από την ελαστίνη το 2003 και ο όρος «φερρόπτωση» επινοήθηκε το 2012 [69]. Στη συνέχεια, οι μελετητές προκάλεσαν μια έκρηξη στην έρευνα για τη φερρόπτωση. Το μοναδικό χαρακτηριστικό της μορφολογίας του είναι οι μιτοχονδριακές αλλαγές που περιλαμβάνουν μικρό μέγεθος, μεταβολή της πυκνότητας των μεμβρανών, μείωση ή εξαφάνιση των μιτοχονδριακών κριστών και ρήξη των εξωτερικών μεμβρανών [70]. Η φερρόπτωση σχετίζεται με μια ποικιλία ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της οξείας νεφρικής βλάβης, του καρκίνου και των καρδιαγγειακών παθήσεων. Μέρος της πρόκλησης φερρόπτωσης εξαρτάται από το RAS [71]. Στα μεταλλαγμένα καρκινικά κύτταρα Ras, ο αποκλεισμός της οδού RAS-RAF-MEK αναστέλλει τη φερρόπτωση που προκαλείται από την ελαστίνη, η οποία είναι ένα αντικαρκινικό φάρμακο που προάγει τον κυτταρικό θάνατο [72]. Ωστόσο, σχετικά λίγα είναι γνωστά για τη σύνδεση μεταξύ των GAP και της φερρόπτωσης.

Ένας μεγάλος αριθμός μοριακών δεικτών και οδών έχει περιγραφεί για την αυτοφαγία ως πιθανές διεργασίες φερρόπτωσης [9, 73]. Οι GTPάσες και οι GAP που έχουν ρόλο στην αυτοφαγία θα μπορούσαν επίσης να είναι ρυθμιστές της φερρόπτωσης. Το RAB7A εμπλέκεται στην επαγόμενη από την αυτοφαγία αποικοδόμηση των σταγονιδίων λιπιδίων (LDs) και η συνοδευτική υπεροξείδωση των λιπιδίων επιδεινώνει τη φερρόπτωση [74]. Συνεπώς, το TBC1D2, ως αρνητικός ρυθμιστής του RAB7A, θα μπορούσε να ρυθμίσει τη φερρόπτωση με τρόπο που εξαρτάται από το RAB7A [75]. Η G3BP1 (πρωτεΐνη δέσμευσης πρωτεΐνης που ενεργοποιεί την Ras-GTPase 1) εμπλέκεται στη ρύθμιση της οδού σηματοδότησης Ras. Η διαδικασία του κυτταρικού θανάτου που προκαλείται από αυτό συνδέεται με το μακρύ μη κωδικοποιητικό RNA P53RRA, το οποίο ρυθμίζεται από το LSH και το p53. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, τα νουκλεοτίδια 1 και 871 του P53RRA αλληλεπιδρούν άμεσα με τον τομέα αλληλεπίδρασης του μοτίβου αναγνώρισης RNA του G3BP1 (aa 177-466), σχηματίζοντας το σύμπλεγμα P53RRA-G3BP1. Στο κυτταρόπλασμα, η αλληλεπίδραση P53RRA-G3BP1 εκτοπίζει την p53 από ένα σύμπλεγμα G3BP1, οδηγώντας στην ανακατανομή της μεταφοράς της p53 μέσω της p53 από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα, η οποία ενεργοποιεί το μονοπάτι σηματοδότησης p53 και επηρεάζει την έκφραση πολλών μεταβολικών γονιδίων, όπως το TIGAR και SLC7A11, προκαλώντας τελικά διακοπή του κυτταρικού κύκλου, που οδηγεί σε απόπτωση και φερρόπτωση [76].

Πυρόπτωση

Η πυρόπτωση είναι ένας τύπος φλεγμονώδους RCD που είναι ένας έμφυτος ανοσοποιητικός μηχανισμός για την αντίσταση στην εισβολή παθογόνων και τη διατήρηση της φυσικής ομοιόστασης [77]. Η ενεργοποίηση της κασπάσης-1/4/5/11 προκαλείται από ορισμένα φλεγμονοσώματα, τα οποία αυξάνουν τον ρυθμό διάσπασης της γαδερμίνης D και εκκρίνουν ώριμες φλεγμονώδεις κυτοκίνες, όπως η ιντερλευκίνη-18 και η ιντερλευκίνη-1 [78 ]. Τα χαρακτηριστικά του είναι ο κατακερματισμός του DNA, η διόγκωση των κυττάρων και οι φυσαλίδες που τελικά διαρρηγνύουν την πλασματική μεμβράνη.

Η σύνδεση μεταξύ πυρόπτωσης και GAPs αντανακλάται στον κυτταρικό θάνατο που προκαλείται από ορισμένους μικροοργανισμούς. Το YopE είναι ένας τύπος εξωτερικής πρωτεΐνης Yersinia (Yops) και μπορεί να λειτουργήσει ως ο ξενιστής GAP της Rho GTPase υδρολύοντας τη συνδεδεμένη με GTP Rho GTPase με μη ομοιοπολικό τρόπο στο Yersinia. Κατά τη διάρκεια της μόλυνσης από Yersinia και της επαγωγής κυτταρικού θανάτου, το YopE έχει έναν άλλο συνεργάτη, το YopT, μια πρωτεάση κυστεΐνης που αποσυνθέτει ομοιοπολικά το C-άκρο της Rho GTPase, οδηγώντας επομένως σε διάσταση και αδρανοποίηση της Rho GTPase. Αν και το YopE και το YopT διαφέρουν ουσιαστικά από την απενεργοποίηση της Rho GTPase, αμφότερες είναι Ρωμοτοποιητικές τοξίνες που επηρεάζουν τη φυσιολογία του κυττάρου ξενιστή και αποφεύγουν τις ανοσολογικές αποκρίσεις. Αυτή η διαδικασία επάγεται άμεσα με τρόπο που αποφωσφορυλιώνει τις ενεργές θέσεις Ser205 και Ser241 της πυρίνης και σχηματίζει ένα φλεγμονώδες πυρίνη, οδηγώντας τελικά σε πυρόπτωση [79].

Ενδοτικός κυτταρικός θάνατος

Το 2007, οι ερευνητές περιέγραψαν τη διεργασία του μη αποπτωτικού κυτταρικού θανάτου για να εξηγηθεί το φαινόμενο της κυτταροφαγίας που παρατηρείται μεταξύ των καρκινικών κυττάρων [80, 81]. Όταν τα ζωντανά κύτταρα καταναλώνονται από τους ίδιους ή διαφορετικούς τύπους κυττάρων, εμφανίζεται μια δομή «κύτταρο μέσα σε ένα κύτταρο», με αποτέλεσμα τον θάνατο εσωτερικευμένων κυττάρων (εντωτικά κύτταρα). Τα εντοτικά κύτταρα που πεθαίνουν δεν έχουν τα μορφολογικά και μοριακά χαρακτηριστικά της απόπτωσης, αλλά εμφανίζουν εξάρτηση από την αυτοφαγία, με σύντηξη λυσοσώματος και κενοτοπιακής μεμβράνης αυτοφαγίας εξαρτώμενης από πρωτεΐνη που προκαλεί έντοση [82, 83].

Η κυτταρική προσκόλληση και η κυτταροσκελετική αναδιάταξη είναι βασικές διεργασίες στην ένωση και δεν μπορούν να οριστούν στην επιθηλιακή καντερίνη και τη σηματοδότηση Rho-ROCK [80]. Η στρατολόγηση του p190A RhoGAP στις συνδέσεις κυττάρου-κυττάρου αναστέλλει τη δραστηριότητα της οδού Rho, οδηγώντας σε μείωση της φωσφορυλίωσης της ελαφριάς αλυσίδας της μυοσίνης, η οποία μειώνει τη συστολή της ακτομυοσίνης και καταστέλλει τα επίπεδα καλμοδουλίνης. Λόγω της πολωμένης κατανομής του p190A RhoGAP, η συστολή της ακτίνης στο περιφερικό άκρο της κυτταρικής προσκόλλησης είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή στη θέση προσκόλλησης των κυττάρων [84]. Επιπλέον, το Rho ενεργοποιείται από το RhoGEF στο περιφερικό άκρο της κυτταρικής προσκόλλησης [85]. Επομένως, το RhoGAP και το RhoGEF δρουν χωριστά για το Rho αλλά συνεργικά για την πρόκληση κέτωσης.

Μιτωτική καταστροφή

Η μιτωτική καταστροφή (MC) είναι ένας τύπος μη φυσιολογικού μιτωτικού κυτταρικού θανάτου που είναι επίσης ένας αποτελεσματικός αντικαρκινικός μηχανισμός και θεραπεία [86]. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά του είναι μοναδικές πυρηνικές αλλοιώσεις που συνήθως εμφανίζουν πολυπυρήνωση και/ή μικροπυρήνωση [87]. Για την ακρίβεια, το MC δεν είναι ένας τύπος RCD επειδή το MC, όπως και η αυτοφαγία, δεν προκαλεί απαραίτητα κυτταρικό θάνατο, και επομένως, η Επιτροπή Ονοματολογίας για τον Κυτταρικό Θάνατο 2018 συνιστά τη χρήση του όρου μιτωτικό θάνατο ως όνομα αυτού του τύπου θανάτου [10 ]. Επιπλέον, μελέτες έχουν δείξει ότι η τελική μοίρα των περισσότερων κυττάρων MC είναι η εγγενής απόπτωση [10, 88], με διαφορές και συνδέσεις μεταξύ των δύο.

Οι τύποι δέντρων των GAP συνδέονται με ανώμαλη μίτωση: RasGAP NF1, p190RhoGAP και RanGAP. Οι μεταλλάξεις στο NF1 μπορούν να ενεργοποιήσουν τα κατάντη μονοπάτια σηματοδότησης που σχετίζονται με το RAS. Σε αυτήν την περίπτωση, απαιτείται συντονισμός άλλων οδών σηματοδότησης, όπως μονοπατιών που σχετίζονται με την PKC, για τη ρύθμιση της κυτταρικής διαταραχής της υπερενεργοποίησης του RAS και απαιτείται για τη διασφάλιση της κυτταρικής επιβίωσης. Υπό συνθήκες ανεπάρκειας Nf1-, η καταστολή της ενδογενούς πρωτεϊνικής κινάσης C (PKC) πιθανότατα συνεργάζεται με την οδό Akt (ένας από τους κατάντη τελεστές του ανώμαλου Ras) για την ενεργοποίηση της Chk1, παρατείνοντας τη μιτωτική ανακοπή και στη συνέχεια προκαλεί απόπτωση μέσω MC [89]. Η υπερέκφραση πολλαπλών αντιγράφων στην κακοήθεια των Τ-κυττάρων 1 (MCT-1) αντιμετωπίζει την παρουσίαση του γονιδίου PTEN και επηρεάζει αρνητικά τη σταθερότητα και τη λειτουργική δραστηριότητα των πρωτεϊνών του, ενεργοποιώντας τη σηματοδότηση κινάσης φωσφοϊνοσιτίδης 3/ΑΚΤ. Επιπλέον, το MCT-1 μείωσε το p190RhoGAP και ρύθμισε προς τα πάνω την έκφραση του p190B, το οποίο δεσμεύει το Src, αλληλεπιδρά με το MCT-1 και ενεργοποιεί τη σηματοδότηση Src/p190B. Στο τέλος, η αυξημένη παρουσίαση του MCT-1 και η αναστολή του PTEN αυξάνουν συνεργικά την οδό Src/p190B, η οποία προκαλεί την καταστολή της δραστηριότητας RhoA και ενισχύει το ποσοστό εμφάνισης της MC [90].

Σε αντίθεση με την περιγραφή των παραπάνω GAP, εκτός από τον εντοπισμό της κινετοχώρης και της ατράκτου του RanGAP1 που επηρεάζεται από την ιμορτίνη 1, η οποία είναι ένας ρυθμιστής που εμπλέκεται στον φορέα των κύριων πυρήνων μεσοφάσεως και στη μιτωτική εξέλιξη, η σουμοϋλίωση RanGAP1 σχετίζεται επίσης με την ιμορτινίνη 1 και δείχνει θετική συσχέτιση. Ο μηχανισμός είναι πολύ πιθανό ότι το RanBP2 αλληλεπιδρά άμεσα με το Ν-άκρο της ιμορτίνης 1, δεσμεύει το ενδογενές RanBP2, το μειώνει και την ιμορτίνη 1 και διαχέεται και τα δύο, οδηγώντας σε ανώμαλο σχηματισμό ατράκτου και διαταραγμένη ευθυγράμμιση χρωμοσωμάτων, που τελικά προκαλεί κυτταρικό θάνατο [91] . Συνοπτικά, η μη φυσιολογική ρύθμιση της αντίστοιχης πρωτεϊνικής δραστηριότητας GTPase από τα GAPs θα μπορούσε να διαταράξει τον κανονικό καταρράκτη σήματος και τελικά να αυξήσει το ποσοστό των ατυχημάτων MC.

Μέθοδοι

Η μεθούωση είναι μια μοναδική μορφή RCD και ο ιδιαίτερος χαρακτήρας της είναι η κενοτόπιση, η συσσώρευση κυστιδίων (μονής μεμβράνης και από μακροπινοσωμάτια, που διακρίνουν τη δομή των διπλών μεμβρανών των αυτοφαγοσωμάτων) και τελικά η ρήξη της πλασματικής μεμβράνης [92]. Η μεθούωση συνδέεται στενά με τη σηματοδοτική οδό Ras (συνεχής ενεργοποίηση), η οποία χαρακτηρίζεται από GBM και γαστρικό καρκίνωμα [93].

Το GIT1 χρησιμεύει ως GAP για την αδρανοποίηση του Arf6 υδρολύοντας το GTP για να επηρεάσει τις μεθόδους. Σε αυτή τη διαδικασία, το υπερκινητικό H-Ras ενεργοποιεί το Rac1 GEF, αυξάνοντας την ποσότητα του Rac1-GTP. Η μικροπινοκυττάρωση που ενισχύεται από την ενεργοποίηση του Rac1 και η ανεξάρτητη από την κλαθρίνη ενδοκυττάρωση (CIE) αποκτούν ορισμένα χαρακτηριστικά όψιμων ενδοσωμάτων (Rab7 και LAMP1). Εν τω μεταξύ, υπάρχει ένας μηχανισμός ανάδρασης στον οποίο το υπερδραστήριο Rac1 επιτρέπει στο Rac{10}}GTP να αλληλεπιδρά άμεσα με το GIT1, μειώνοντας τη δραστηριότητα του Arf6, μειώνοντας την ανακύκλωση των CIE και αποτυγχάνοντας να συγχωνευθεί με λυσοσώματα. Τέλος, αυτές οι συνέπειες οδηγούν στη συσσώρευση CIE και τα όψιμα ενδοσωματικά κυστίδια συγχωνεύονται, σχηματίζοντας έτσι μεγαλύτερα κυτταροπλασματικά κενοτόπια γεμάτα υγρό, τα οποία τελικά διαρρηγνύουν την πλασματική μεμβράνη και προκαλούν κυτταρικό θάνατο [94, 95]. Ωστόσο, το παραπάνω αποτέλεσμα έρχεται σε αντίθεση με τη χρηματοδότηση του Shliom και των συνεργατών του ότι η δραστηριότητα Arf6 (Q67 L) προάγει τον σχηματισμό κενοτοπίων σε κύτταρα που εκφράζουν H-Ras (G12V) [96]. Η πιο κατάλληλη εξήγηση για αυτό το φαινόμενο είναι ότι επηρεάζουν τα κενοτόπια που προκύπτουν

Τα GAP ρυθμίζουν την ανοσία του όγκου

Το RCD και η ανοσία συνδέονται στενά

Το RCD αρχικά θεωρήθηκε ότι είναι ένα ανοσο-ανεκτικό συμβάν, ειδικά η απόπτωση [97]. Ωστόσο, μεταγενέστερα στοιχεία και η εισαγωγή της έννοιας του ανοσογονικού κυτταρικού θανάτου (ICD) έχουν σταδιακά καθιερώσει το ρόλο της ανοσολογικής δραστηριότητας στην RCD. Το ICD δεν είναι ένας ανεξάρτητος τρόπος θανάτου και αναφέρεται σε έναν τύπο RCD που έχει την παρουσία προσαρμοστικής ανοσίας που καθοδηγείται από την ενεργοποίηση κυτταροτοξικών Τ λεμφοκυττάρων (CTL) ως απόκριση στον κυτταρικό θάνατο που προκαλείται από το στρες [97, 98]. Η ανάπτυξη του ICD είναι μια πολύπλοκη διαδικασία στην οποία η ύπαρξη αντιγόνων που δεν καλύπτονται από κεντρική ανοχή στα νεκρά κύτταρα και η έκθεση και η απελευθέρωση μοριακών μοτίβων που σχετίζονται με βλάβη (DAMPs) είναι βασικά συστατικά, που αναφέρονται ως αντιγονικότητα και επικουρικότητα, αντίστοιχα [98. ]. Τα DAMP προάγουν τη στρατολόγηση και την ωρίμανση των αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων (APCs), πυροδοτώντας μια εξαρτώμενη από CTL ανοσοαπόκριση [99]. Ορισμένοι συμβατικοί χημειοθεραπευτικοί παράγοντες, ογκολυτικοί ιοί, στοχευμένοι αντικαρκινικοί παράγοντες, ειδικοί τρόποι ακτινοθεραπείας και άλλοι παράγοντες θα μπορούσαν να είναι επαγωγείς του ICD [100, 101].

Με βάση αυτό το εύρημα, το 2013, οι ερευνητές πρότειναν ότι οι συνδυασμοί επαγωγέων ICD με άλλους ανοσοτροποποιητές θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αποτελεσματικές αντικαρκινικές επιδράσεις [99] και μεταγενέστερες μελέτες επιβεβαίωσαν ότι τα μονοκλωνικά αντισώματα που στοχεύουν κλασικά αναστέλλουν ανοσολογικά σημεία ελέγχου, όπως τα κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα Το αντιγόνο 4 (CTLA-4), ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος-1 (PD-1) και ο αντίστοιχος συνδέτης του PD-L1, είναι καλοί συνεργάτες για το ICD [102-104]. Πρόσφατα, η ανοσοθεραπεία του καρκίνου σε συνδυασμό με τη νανοτεχνολογία για την πρόκληση ICD έδειξε επίσης νέες προοπτικές [105, 106]. Φυσικά, άλλα RCD δεν είναι το τέλος του κυττάρου, αλλά θα μπορούσαν να είναι η αρχή μιας ανοσολογικής απόκρισης ή ακόμα και ενός ICD [107]. Επιπλέον, αυτά τα RCD εμπλέκονται επίσης στην αντικαρκινική ανοσία [108, 109]. Για παράδειγμα, τα Τ κύτταρα και η φερρόπτωση μεσολαβούν μεταξύ τους στους όγκους. Τα ενεργοποιημένα με ανοσοθεραπεία CD8 plus T κύτταρα ενίσχυσαν την υπεροξείδωση των λιπιδίων στα καρκινικά κύτταρα, η οποία με τη σειρά της συνέβαλε στην αντικαρκινική αποτελεσματικότητα της ανοσοθεραπείας με αυξημένη φερρόπτωση [110]. Αυτά τα στοιχεία είναι επαρκή για να αποδείξουν ότι το RCD είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την ανοσολογική δραστηριότητα και την ανοσοθεραπεία.

Τα GAP συμβάλλουν στο ανοσοποιητικό μικροπεριβάλλον

Ο σχηματισμός και η βασική λειτουργία πολλαπλών ανοσοκυττάρων επηρεάζονται από τα GAPs (Εικ. 4Α). Τα Τ κύτταρα είναι ο βασικός άξονας της αντικαρκινικής ανοσίας. Τα ανώριμα διπλά θετικά (DP) θυμοκύτταρα διαφοροποιούνται εν μέρει σε CD4 plus ή CD8 συν μονοθετικά (SP) Τ κύτταρα μετά από θετική επιλογή, ενώ τα άλλα DP Τ κύτταρα υφίστανται απόπτωση. Ο μηχανισμός με τον οποίο το μονοπάτι Ras-MAPK ρυθμίζει αυτή τη διαδικασία έχει μελετηθεί καλά [111, 112].
Στον ανεπαρκή θύμο RASA, τα κύτταρα DP έχουν αυξημένη ευαισθησία στην απόπτωση, αλλά η αυξημένη αναλογία CD4 SP προς DP υποδηλώνει ότι η διαγραφή RASA1 προάγει τη θετική επιλογή και θα μπορούσε να συσχετιστεί με την ενεργοποίηση της οδού σηματοδότησης Ras-MAPK [113]. Επιπλέον, δεδομένης της προαποπτωτικής επίδρασης του DAB2IP, το σύμπλεγμα CCR4-NOT ρυθμίζει προς τα κάτω το DAB2IP για να συμμετέχει στη θετική επιλογή των θυμοκυττάρων [114]. Είναι ενδιαφέρον ότι μια άλλη μελέτη έδειξε ότι το NF1 προάγει μια θετική επιλογή θυμοκυττάρων σε θηλυκά ποντίκια HY TCR Tg, αλλά ο μηχανισμός είναι ασαφής [115]. Ένα άλλο παράδειγμα ρύθμισης των Τ κυττάρων είναι ότι το ARHGAP19 συντονίζει την κυτταροσκελετική αναδιαμόρφωση που απαιτείται για τη διαίρεση των λεμφοκυττάρων Τ και ελέγχει τον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων ρυθμίζοντας το RhoA [116]. Το ARHGAP45 θα μπορούσε να ρυθμίσει το RHO για να ενορχηστρώσει αλλαγές στον κυτταροσκελετό των αφελών Τ-λεμφοκυττάρων, να αυξήσει την παραμόρφωση και τη μετακίνησή τους στους λεμφαδένες (LNs) και να προάγει τη σπορά του θύμου των προγονικών κυττάρων Τ [117].

Επιπλέον, το Rab35 και το GAP EPI64C του (TBC1D10C) απαιτούνται για το σχηματισμό ανοσολογικών συνάψεων (ISs), οι οποίες αποτελούν μέρος της αλληλεπίδρασης Τ-κυττάρου-APC [118]. Τα μακροφάγα παίζουν βασικό ρόλο κατάντη της ανοσολογικής απόκρισης καταπίνοντας τα νεκρά κύτταρα. Προηγούμενες μελέτες έχουν χαρακτηρίσει τα μέλη Rho GTPase Rac1 και Cdc42 ως μοριακούς διακόπτες που ελέγχουν τον ιστό του κυτταροσκελετού της ακτίνης για τη ρύθμιση της φαγοκυττάρωσης που προκαλείται από τον υποδοχέα Fc [119, 120]. Τα Sh3BP1, ArhGAP12 και ArhGAP25 αδρανοποίησαν συνεργατικά τα Rac και Cdc42 σε χρόνο και χώρο, τερματίζοντας έτσι τη φαγοκυττάρωση των μακροφάγων σε μεγάλα σωματίδια όπως τα αποπτωτικά κύτταρα [121]. Η πόλωση των μακροφάγων, η κινητικότητα και οι ιδιότητες εξάπλωσης των κυττάρων σχετίζονται με τη ρύθμιση της μετατόπισης του p190RhoGAP με τη μεσολάβηση RASA [122]. Μια άλλη διαγραφή RhoGAP μυοσίνης Myo9b σε μακροφάγα αποδείχθηκε ότι έχει ως αποτέλεσμα αλλοιωμένη μορφολογία των κυττάρων και μειωμένη μεταναστευτική ικανότητα [123]. Ο ρόλος της οικογένειας RhoGAP στα ουδετερόφιλα είναι πιο εκτεταμένος, κυρίως περιλαμβάνοντας αλλαγές στο σχήμα των ουδετερόφιλων, προσκόλληση, χημειοταξία και φαγοκυττάρωση, όπως εξετάζεται από τους Roland Csépányi-Kömi et al. [124].

Με τη δέσμευση του μικροπεριβάλλοντος του όγκου, τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να ξεφύγουν από την επιτήρηση του ανοσοποιητικού συστήματος και έτσι να επιβιώσουν από επιθέσεις του ανοσοποιητικού κατά τη διαδικασία ανάπτυξης. Το NF1, που κωδικοποιεί τη νευροϊβρωμίνη, είναι ένα καλό παράδειγμα για την απεικόνιση του ρόλου των GAPs στο ανοσοποιητικό μικροπεριβάλλον του όγκου (Εικ. 4Β). Η νευροϊβρωμίνη είναι μια πρωτεΐνη που ενεργοποιεί την GTPase που ρυθμίζει προς τα κάτω τη δραστηριότητα του RAS, και έτσι, οι μεταλλάξεις στο NF1 μπορούν να ενεργοποιήσουν τις κατάντη οδούς σηματοδότησης που σχετίζονται με το RAS. Η νευροϊνωμάτωση τύπου 1 (NF1) είναι μια γενετική διαταραχή του νευρικού συστήματος που προκαλείται από την απώλεια της δραστηριότητας των πρωτεϊνών νευροϊνωμάτωσης GAPs [125]. Τα ανοσοκύτταρα όπως τα διηθητικά φλεγμονώδη μαστοκύτταρα αποτελούν συστατικό του NF1 και οι μεταλλάξεις του γονιδίου NF1 στα κύτταρα του ανοσοποιητικού είναι επίσης απαραίτητες για αυτήν την ασθένεια [126]. Οι ερευνητές σχεδίασαν το NF1fox/−; Krox20- Ποντίκια Cre με NF1−/− Schwann κύτταρα και NF1 plus /− ιστιοκύτταρα και διαπίστωσαν ότι ποντίκια με πολλαπλασιασμό κυττάρων Schwann, καθώς και μαζική διήθηση μαστοκυττάρων, ανέπτυξαν πλέγμα νευροϊνώματα σε σύγκριση με ποντίκια ελέγχου. Αυτό το εύρημα καταδεικνύει το γεγονός ότι η απλοανεπάρκεια των μαστοκυττάρων NF1 δημιουργεί ένα ανοσοποιητικό μικροπεριβάλλον NF1 plus /− που ευνοεί τους όγκους [127].

Επιπλέον, τα κύτταρα NF1−/− Schwann ενισχύουν τη μετανάστευση μαστοκυττάρων απλοανεπάρκειας Nf1 μέσω του παράγοντα βλαστοκυττάρων (SCF) και την αποκοκκίωση μέσω της ενεργοποίησης της οδού PIK{4}} με τη μεσολάβηση c-kit [128-130]. Σε σύγκριση με τους φυσιολογικούς ανθρώπους, οι ασθενείς με NF1 είναι επιρρεπείς στην ανάπτυξη όγκων του κεντρικού νευρικού συστήματος. Στο γλοίωμα χαμηλού βαθμού (LGG), οι ερευνητές ανακάλυψαν έναν βασικό νευροάνοσο άξονα, ο οποίος υποδηλώνει ότι οι μεταλλαγμένοι νευρώνες NF1 παράγουν ενδιάμεση κίνηση για να προκαλέσουν τα Τ κύτταρα να ενεργοποιήσουν τη μικρογλοία για να παράγουν CCL5, έναν παράγοντα που προάγει την ανάπτυξη του LGG [131]. Παρόμοια αποτελέσματα βρέθηκαν στο GBM.

Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι τα μοντέλα όγκων με κωδικοποίηση Nf1 και Pten και υπερέκφραση του EGFRVIII μπορούσαν να ξεφύγουν από την ανοσολογική κάθαρση και έναν υψηλό βαθμό του ανοσοκατασταλτικού μικροπεριβάλλοντος και η απώλεια Nf1 ήταν το βασικό συμβάν [132]. Είναι ενδιαφέρον ότι αν και η ατελής μετάλλαξη των αλληλόμορφων NF1 είναι ένας οδηγός όγκων, ορισμένοι ερευνητές παρουσιάζουν μια αντίφαση στο ότι η απουσία NF1 στα Τ κύτταρα θα μπορούσε να αυξήσει τη δραστηριότητα των Τ κυττάρων για να ενισχύσει τον φυσικό ανοσολογικό μηχανισμό παρακολούθησης του όγκου και να αναστείλει την κακοήθη μετανάστευση. Σύμφωνα με αυτό το εύρημα, το κλινικό φαινόμενο των ασθενών με NF1 στους οποίους οι περισσότεροι όγκοι που σχετίζονται με το NF1 είναι μη κακοήθεις αναδιαμορφώνει την αναγνώρισή μας για τις μεταλλάξεις του γονιδίου NF1 [133].

Επιπλέον, μελέτες έχουν δείξει ότι η πρωτεΐνη 1 που μοιάζει με ενεργοποιητή πρωτεΐνης Ras (Rasal1) ρυθμίζει αρνητικά την οδό P21Ras-ERK στα Τ κύτταρα, αναστέλλοντας έτσι την ενεργοποίηση των Τ κυττάρων για τη μείωση της αντικαρκινικής ανοσίας των Τ κυττάρων, ενώ το RASAL1 knockdown έδειξε για την ενίσχυση της αντικαρκινικής δραστηριότητας των Τ κυττάρων στο μελάνωμα Β16 και στο λέμφωμα EL-4 [134]. Ως GAP των πρωτεϊνών G, η οικογένεια RGS εμπλέκεται στη ρύθμιση της ανοσολογικής δραστηριότητας με πολλούς τρόπους και έχει τη δυνατότητα για στοχευμένη ανοσοθεραπεία [135]. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι το RGS1 αναστέλλει τη μεταφορά των Τ1 κυττάρων και των CTL στους όγκους, διευκολύνοντας τον σχηματισμό «ψυχρού όγκων» στον καρκίνο του μαστού και μειώνοντας την αντικαρκινική ανοσία [136]. Εν τω μεταξύ, πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ότι η μεταφορά ειδικών για όγκο CTL με αναστολή RGS1 σε συνδυασμό με PD-L1 θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη ανοσοθεραπευτική στρατηγική για τον καρκίνο του μαστού [136].

Συμπεράσματα και προοπτικές

Η έρευνα για τα GAPs σε ασθένειες, ιδιαίτερα στον καρκίνο, έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια. Ορισμένοι GAP θα μπορούσαν να είναι παράγοντες επιρροής στον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων, τη μετανάστευση, την αντίσταση στα φάρμακα και τον κακοήθη μετασχηματισμό και θα μπορούσαν ακόμη και να αποτελέσουν νέους θεραπευτικούς στόχους και προγνωστικούς δείκτες για τον καρκίνο. Τα μονοπάτια σηματοδότησης που σχετίζονται με το RCD θα μπορούσαν να συντονιστούν από τα GAP κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η αναστολή των οδών που σχετίζονται με το RAS από τα RASGAP για τη ρύθμιση της αποπτωτικής διαδικασίας στα καρκινικά κύτταρα. Οι μελέτες για τη ρύθμιση της ανοσίας του όγκου από τα GAP είναι περιορισμένες. Εδώ, συνοψίζοντας τον ευρύ ρόλο των GAP στη ρύθμιση του RCD, εικάζουμε ότι είναι πιθανό τα GAP να υπάρχουν στη σχετιζόμενη με το RCD ανοσολογική δραστηριότητα ή, ακριβέστερα, σε αντικαρκινικές ανοσοαποκρίσεις που προκαλούνται από το ICD. Επιπλέον, τα GAP που εκφράζονται σε κύτταρα του ανοσοποιητικού είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των φυσιολογικών λειτουργιών των ανοσοκυττάρων και συμμετέχουν στην ανοσολογική διαφυγή και στην αντικαρκινική ανοσία ρυθμίζοντας τα κύτταρα του ανοσοποιητικού.

Ένα από τα χαρακτηριστικά ενεργοποίησης των ογκογόνων πρωτεϊνών RAS είναι η ικανότητα αναστολής της απόπτωσης των καρκινικών κυττάρων για να επιτευχθεί απεριόριστος πολλαπλασιασμός. Το ογκογόνο RAS θα μπορούσε να έχει μεταλλάξεις που αντιστέκονται στην υδρολυτική αναστολή που προκαλείται από τα RASGAP.

Παρόλο που έχει προταθεί εδώ και καιρό η αναζήτηση για μικρομοριακά φάρμακα που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως ισοδύναμα με τα GAP για την προώθηση της υδρόλυσης RAS-GTP, δεν έχει σημειωθεί αισιόδοξη πρόοδος. Έχει αποδειχθεί ότι η σημαφορίνη 4D δρα στον ενεργό GAP υποδοχέα Plexin-B1 για να απενεργοποιήσει το R-Ras και έτσι να ρυθμίσει την ενεργοποίηση της ιντεγκρίνης και τη μετανάστευση των κυττάρων [137]. Υπάρχουν πρόσθετα παραδείγματα για τη ρύθμιση συγκεκριμένων δραστηριοτήτων GAP. Για παράδειγμα, ο υποδοχέας νεογενίνης του απωθητικού μόριο συνθετικής πρωτεΐνης Α (RGMA) ρυθμίζει προς τα πάνω τη δραστηριότητα του p120GAP, οδηγώντας στην αναστολή του Ras και του κατάντη τελεστή του Akt [138]. Αναστολή της λειτουργίας των RASGAP μπορεί επίσης να υπάρχει στον καρκίνο. Ωστόσο, οι θεραπευτικές μέθοδοι για τη τυπικά σχετιζόμενη νόσο NF1 εξακολουθούν να είναι πολύ δύσκολες και οι τρέχουσες στρατηγικές αφορούν κυρίως την αναστολή της οδού RAS/MEK [139]. Συνοψίζοντας, αν και η βασική λειτουργικότητα των GAPs είναι καλά κατανοητή, απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα GAP ρυθμίζουν τις βιολογικές διεργασίες, για την σωστή κατανόηση της παθολογικής ανάπτυξης και για τον προσδιορισμό των θεραπευτικών στόχων.

Συντομογραφίες

GAP: πρωτεΐνη που ενεργοποιεί την GTPase. RCD: Ρυθμιζόμενος κυτταρικός θάνατος. GEFs: Παράγοντες ανταλλαγής νουκλεοτιδίων γουανίνης. GDIs: Αναστολείς διάστασης νουκλεοτιδίων γουανίνης. RGSs: Ρυθμιστές σηματοδότησης πρωτεΐνης G. GPCR: Υποδοχέας συζευγμένος με G-πρωτεΐνη. ACD: Τυχαίος κυτταρικός θάνατος. PCD: Προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. DISC: Σύμπλεγμα σηματοδότησης που προκαλεί θάνατο. TNF: Παράγοντας νέκρωσης όγκου. TRAIL: TNF σχετιζόμενος συνδέτης που προκαλεί απόπτωση. RGS3: Ρυθμιστής σηματοδότησης πρωτεΐνης G 3; DLC1: ​​Διαγράφηκε στον καρκίνο του ήπατος 1. DAB2IP: DOC-2/DAB2 αλληλεπιδρούσα πρωτεΐνη. PITX1: Φωσφορυλίωση της υπόφυσης homeobox 1. HCC: Ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα; ceRNA: Ανταγωνιστικό ενδογενές RNA. PCa: Καρκίνος του προστάτη. ECT2: Αλληλουχία μετασχηματισμού επιθηλιακών κυττάρων 2. YAP: Ναι-σχετιζόμενη πρωτεΐνη. TPR: Μετατοπισμένη περιοχή προαγωγέα. BLBC: Καρκίνος του μαστού που μοιάζει με βάση. LV: Λεμφικό αγγείο. ADCD: Κυτταρικός θάνατος που εξαρτάται από την αυτοφαγία. mTOR: Μηχανιστικός στόχος της ραπαμυκίνης. TMZ: Temozolomide; GBM: Γλοιοβλάστωμα; G3BP1: Ras-GTPaseενεργοποιητική πρωτεΐνη δέσμευσης πρωτεΐνης 1; Yops: Yersinia Outer proteins; MC: Μιτωτική καταστροφή. MCT-1: Πολλαπλά αντίγραφα στην κακοήθεια των Τ-κυττάρων 1. ICD: Ανοσογόνος κυτταρικός θάνατος. CTL: Κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα. DAMPs: Μοριακά μοτίβα που σχετίζονται με βλάβη. APCs: Αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα. DP: Διπλό θετικό. NF1: Νευροβρωμάτωση τύπου 1. SCF: παράγοντας βλαστοκυττάρων. LGG: Γλοιώματος χαμηλού βαθμού. Rasal1: πρωτεΐνη Ras που μοιάζει με ενεργοποιητή πρωτεΐνης 1.

Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε τον καθηγητή Yongguang Tao και τον Dr. Li Xie και τον Wenbing Liu για την επαλήθευση των μορφών και του χειρογράφου.

Συνεισφορές συγγραφέων

Οι YJ και LC συνέβαλαν στη σύλληψη και το σχεδιασμό της ανασκόπησης. HH και SW έγραψαν το χειρόγραφο. Οι JH και HH ετοίμασαν τα σχήματα και τον πίνακα. Οι SJ, LL και YL συγκέντρωσαν τις αναφορές και συμμετείχαν στη συζήτηση. Όλοι οι συγγραφείς διάβασαν και ενέκριναν το τελικό χειρόγραφο

Χρηματοδότηση

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (81802785 [YJ], 82100490 [LC]), το Επαρχιακό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών του Χουνάν της Κίνας (2020JJ5382 [YJ], 2020JJ5381 [LC]), το Επιστημονικό Ερευνητικό Πρόγραμμα της Επαρχιακής Υγείας του Χουνάν Επιτροπή (20200763 [WL]) και Βασικό Έργο Έρευνας του Γραφείου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Τσανγκσά (kq2004127 [LX]).

Διαθεσιμότητα δεδομένων και υλικών

Δεν εφαρμόζεται.

Δηλώσεις

Έγκριση δεοντολογίας και συναίνεση συμμετοχής

Δεν εφαρμόζεται.

Συγκατάθεση για δημοσίευση

Δεν εφαρμόζεται.

Ανταγωνιστικά συμφέροντα

Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν έχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα.

Στοιχεία συγγραφέα

1 The Key Laboratory of Model Animal and Stem Cell Biology in Hunan Province, Hunan Normal University, Changsha 410013, Hunan, Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας. 2 School of Medicine, Hunan Normal University, Changsha 410013, Hunan, Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας. 3 Τμήμα Χειρουργικής Κεφαλής και Τραχήλου, The Affiliated Cancer Hospital of Xiangya School of Medicine, Central South University, Changsha 410013, Hunan, Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας. 4 Key Laboratory of Carcinogenesis and Cancer Invasion, Υπουργείο Παιδείας, Τμήμα Παθολογίας, Xiangya Hospital, School of Basic Medicine, Central South University, Changsha 410078, Hunan, Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας.

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Wennerberg K, Rossman KL, Der CJ. Η υπεροικογένεια Ras με μια ματιά. J Cell Sci. 2005; 118 (Pt 5): 843–6.

2. Takai Υ, Sasaki Τ, Matozaki Τ. Μικρές πρωτεΐνες που δεσμεύουν GTP. Physiol Rev. 2001;81(1):153–208.

3. Bos JL, Rehmann H, Wittinghofer A. GEFs και GAPs: κρίσιμα στοιχεία στον έλεγχο των μικρών πρωτεϊνών G. Κύτταρο. 2007;129(5):865–77.4. Cherfls J, Zeghouf M. Ρύθμιση μικρών GTPases από GEF, GAP και GDI. Physiol Rev. 2013;93(1):269–309.

5. Ligeti E, Welti S, Schefzek Κ. Αναστολή και τερματισμός φυσιολογικών αποκρίσεων από πρωτεΐνες ενεργοποίησης GTPase. Physiol Rev. 2012;92(1):237–72.

6. Ross EM, Wilkie TM. Πρωτεΐνες ενεργοποίησης GTPase για ετεροτριμερείς πρωτεΐνες G: ρυθμιστές σηματοδότησης πρωτεΐνης G (RGS) και πρωτεΐνες παρόμοιες με RGS. Annu Rev Biochem. 2000; 69:795-827.

7. Schefzek K, Ahmadian MR, Kabsch W, Wiesmuller L, Lautwein A, Schmitz F, Wittinghofer A. Το σύμπλεγμα Ras-RasGAP: δομική βάση για την ενεργοποίηση GTPase και την απώλειά της σε ογκογόνους μεταλλάκτες Ras. Επιστήμη. 1997;277(5324):333–8.

8. Schefzek K, Shivalingaiah G. Δομές, μηχανισμοί και αλληλεπιδράσεις ειδικών πρωτεϊνών που ενεργοποιούν την GTPase GTPase. Cold Spring Harb Perspect Med. 2019;9(3):a031500.

9. Tang D, Kang R, Berghe TV, Vandenabeele P, Kroemer G. The molecular machinery of regulated cell death. Cell Res. 2019; 29 (5): 347–64.

10. Galluzzi L, Vitale I, Aaronson SA, Abrams JM, Adam D, Agostinis P, Alnemri ES, Altucci L, Amelio I, Andrews DW, Annicchiarico-Petruzzelli M, Antonov AV, Arama E, Baehrecke EH, Barlev NA, Bazan NG, Bernassola F, Bertrand MJM, Bianchi K, Blagosklonny MV, Blomgren K, Borner C, Boya P, Brenner C, Campanella M, Candi E, Carmona-Gutierrez D, Cecconi F, Chan FK, Chandel NS, et al. Μοριακοί μηχανισμοί κυτταρικού θανάτου: συστάσεις της επιτροπής ονοματολογίας για τον κυτταρικό θάνατο 2018. Ο κυτταρικός θάνατος διαφέρει. 2018; 25 (3): 486–541.

11. Maiuri MC, Zalckvar E, Kimchi A, Kroemer G. Self-eating and self-killing: crosstalk between autophagy and apoptosis. Nat Rev ΜοΙ Cell Biol. 2007;8(9):741–52.

12. Kerr JF. Νέκρωση συρρίκνωσης: ένας ξεχωριστός τρόπος κυτταρικού θανάτου. J Pathol. 1971, 105 (1): 13–20.

13. Carneiro BA, El-Deiry WS. Στοχεύοντας την απόπτωση στη θεραπεία του καρκίνου. Nat Rev Clin Oncol. 2020; 17:395–417.

14. Czabotar PE, Lessene G, Strasser A, Adams JM. Έλεγχος της απόπτωσης από την οικογένεια πρωτεϊνών BCL-2: συνέπειες για τη φυσιολογία και τη θεραπεία. Nat Rev ΜοΙ Cell Biol. 2014; 15 (1): 49–63.

15. Seyrek K, Ivanisenko NV, Richter M, Hillert LK, Konig C, Lavrik IN. Έλεγχος του κυτταρικού θανάτου μέσω μετα-μεταφραστικών τροποποιήσεων των πρωτεϊνών DED. Trends Cell Biol. 2020; 30 (5): 354–69.

16. Tai WT, Chen YL, Chu PY, Chen LJ, Hung MH, Shiau CW, Huang JW, Tsai MH, Chen KF. Η πρωτεϊνική φωσφατάση τυροσίνης 1Β αποφωσφορυλιώνει το PITX1 και ρυθμίζει το p120RasGAP στο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα. Ηπατολογία. 2016; 63 (5): 1528–43.

17. Vanli G, Sempoux C, Widmann C. Η μονάδα ανίχνευσης στρες κασπάσης-3/p120 RasGAP μειώνει τη συχνότητα εμφάνισης καρκίνου του ήπατος, αλλά δεν επηρεάζει τη συνολική επιβίωση σε ποντίκια που έχουν υποστεί ακτινοβολία γάμμα και ποντίκια που έχουν υποβληθεί σε θεραπεία με καρκινογόνο. Mol Carcinog. 2017, 56 (6): 1680–4.

18. Yang JY, Michod D, Walicki J, Murphy BM, Kasibhatla S, Martin SJ, Widmann C. Απαιτείται μερική διάσπαση του RasGAP από κασπάσες για την κυτταρική επιβίωση σε συνθήκες ήπιου στρες. ΜοΙ Cell ΒίοΙ. 2004;24(23):10425–36.

19. Lu S, Zhou J, Sun Y, Li N, Miao M, Jiao B, Chen Η. Το μη κωδικοποιητικό RNA HOXD-AS1 είναι ένας κρίσιμος ρυθμιστής του φαινοτύπου της μετάστασης και της απόπτωσης στο ανθρώπινο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα. Μολ Καρκίνος. 2017; 16 (1): 125.

20. Guo X, Xiang C, Zhang Z, Zhang F, Xi T, Zheng L. Η μετατόπιση του Bax από το BMF μεσολαβεί στην απόπτωση των καρκινικών κυττάρων του μαστού που προκαλείται από STARD13 3'UTR με τρόπο που εξαρτάται από το miRNA. ΜοΙ Pharm. 2018; 15 (1): 63–71.

21. Sánchez-Martín D, Otsuka A, Kabashima K, Ha T, Wang D, Qian X, Lowy DR, Tosato G. Επιδράσεις της ανεπάρκειας DLC1 στην αναστολή ανάπτυξης επαφής με τα ενδοθηλιακά κύτταρα και την εξέλιξη του αγγειοσάρκωμα. J Natl Cancer Inst. 2018; 110 (4): 390–9.

22. Bellazzo A, Di Minin G, Collavin L. Block one, απελευθερώστε εκατό. Μηχανισμοί αδρανοποίησης DAB2IP στον καρκίνο. Διαφέρει ο κυτταρικός θάνατος. 2017; 24 (1): 15–25.

23. Zhou J, Ning Z, Wang B, Yun EJ, Zhang T, Pong RC, Fazli L, Gleave M, Zeng J, Fan J, Wang X, Li L, Hsieh JT, He D, Wu K. Η απώλεια DAB2IP προκαλεί την αντίσταση του καρκίνου του προστάτη στη θεραπεία στέρησης ανδρογόνων μέσω της ενεργοποίησης του STAT3 και της αναστολής της απόπτωσης. Cell Death Dis. 2015; 6: e1955.

24. Yang XM, Cao XY, He P, Li J, Feng MX, Zhang YL, Zhang XL, Wang YH, Yang Q, Zhu L, Nie HZ, Jiang SH, Tian GA, Zhang XX, Liu Q, Ji J, Zhu X, Xia Q, Zhang ZG. Η υπερέκφραση της πρωτεΐνης 1 που ενεργοποιεί την Rac GTPase συμβάλλει στον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων μειώνοντας τη σηματοδότηση του ιπποπόταμου για την προώθηση της κυτταροκίνησης. Γαστρεντερολογία. 2018; 155 (4): 1233–49.

25. Tatsumoto T, Xie X, Blumenthal R, Okamoto I, Miki T. Το ανθρώπινο ECT2 είναι ένας παράγοντας ανταλλαγής για Rho GTPases, φωσφορυλιωμένος σε φάσεις G2/M και εμπλέκεται στην κυτταροκίνηση. J Cell ΒίοΙ. 1999, 147(5):921–8.

26. Chen J, Xia H, Zhang X, Karthik S, Pratap SV, Ooi LL, Hong W, Hui KM. Το ECT2 ρυθμίζει τον άξονα σηματοδότησης Rho/ERK για την προώθηση της πρώιμης υποτροπής στο ανθρώπινο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα. J Hepatol. 2015; 62 (6): 1287–95.

27. Lawson CD, Fan C, Mitin N, Baker NM, George SD, Graham DM, Perou CM, Burridge K, Der CJ, Rossman KL. Η ανάλυση μεταγραφώματος Rho GTPase αποκαλύπτει ογκογόνους ρόλους για πρωτεΐνες που ενεργοποιούν τη rho GTPase σε βασικούς καρκίνους του μαστού. Cancer Res. 2016;76(13):3826–37.

28. Lapinski PE, Lubeck BA, Chen D, Doosti A, Zawieja SD, Davis MJ, King PD. Το RASA1 ρυθμίζει τη λειτουργία των βαλβίδων των λεμφικών αγγείων σε ποντίκια. J Clin Invest. 2017;127(7):2569–85.

29. Wang Z, Huang H, He W, Kong B, Hu H, Fan Y, Liao J, Wang L, Mei Y, Liu W, Xiong X, Peng J, Xiao Y, Huang D, Quan D, Li Q, Xiong L, Zhong P, Wang G. Ο ρυθμιστής της σηματοδότησης της πρωτεΐνης G 5 προστατεύει τα καρδιομυοκύτταρα από την απόπτωση κατά την in vitro καρδιακή ισχαιμία-επαναδιάχυση σε ποντικούς αναστέλλοντας τα μονοπάτια σηματοδότησης JNK1/2 και P38. Biochem Biophys Res Commun. 2016; 473 (2): 551–7.

30. Wang H, Fan L, Wang H, Ma X, Du Z. Το αμυλοειδές βήτα ρυθμίζει την έκφραση και τη λειτουργία του AIP1. J Mol Neurosci. 2015; 55 (1): 227–32.

31. Sirohi K, Swarup G. Ελαττώματα στην αυτοφαγία που προκαλούνται από μεταλλάξεις που σχετίζονται με το γλαύκωμα στην οπτινευρίνη. Exp Eye Res. 2016; 144:54–63.

32. Shen HM, Codogno P. Αυτοφαγικός κυτταρικός θάνατος: Τέρας του Λοχ Νες ή είδος υπό εξαφάνιση; Αυτοφαγία. 2011; 7(5):457–65.

33. Kriel J, Loos B. Το καλό, το κακό και το αυτοφαγόσωμα: εξερευνώντας αναπάντητα ερωτήματα του εξαρτώμενου από την αυτοφαγία κυτταρικού θανάτου. Διαφέρει ο κυτταρικός θάνατος. 2019; 26 (4): 640–52. 34. Lindqvist LM, Simon AK, Baehrecke EH. Επίκαιρα ερωτήματα και πιθανές αντιπαραθέσεις στην αυτοφαγία. Cell Death Discov. 2015; 1:1–7.

35. Amaravadi R, Kimmelman AC, White E. Πρόσφατες γνώσεις για τη λειτουργία της αυτοφαγίας στον καρκίνο. Genes Dev. 2016; 30 (17): 1913–30.

36. Kimmelman AC, White E. Αυτοφαγία και μεταβολισμός όγκου. Cell Metab. 2017; 25 (5): 1037–43.

37. Kanzawa T, Kondo Y, Ito Η, Kondo S, Germano Ι. Επαγωγή αυτοφαγικού κυτταρικού θανάτου σε κύτταρα κακοήθους γλοιώματος από τριοξείδιο του αρσενικού. Cancer Res. 2003; 63 (9): 2103–8.

38. Dasari SK, Bialik S, Levin-Zaidman S, Levin-Salomon V, Merrill AH Jr, Futerman AH, Kimchi A. Η οθόνη RNAi σε όλο το σήμα ταυτοποιεί το GBA1 ως θετικό μεσολαβητή αυτοφαγικού κυτταρικού θανάτου. Διαφέρει ο κυτταρικός θάνατος. 2017; 24 (7): 1288–302.

39. Zein L, Fulda S, Kogel D, van Wijk SJL. Ειδικοί για τα όργανα μηχανισμοί κυτταρικού θανάτου που εξαρτάται από την αυτοφαγία που προκαλείται από φάρμακα. Matrix Biol. 2021; 100–101:54–64.

40. Elgendy M, Sheridan C, Brumatti G, Martin SJ. Η επαγόμενη από ογκογόνο Ras έκφραση των Noxa και Beclin-1 προάγει τον αυτοφαγικό κυτταρικό θάνατο και περιορίζει την κλωνογονική επιβίωση. ΜοΙ Cell. 2011; 42 (1): 23–35.

41. Stenmark H. Rab GTPases ως συντονιστές κυκλοφορίας κυστιδίων. Nat Rev ΜοΙ Cell Biol. 2009, 10(8):513–25.

42. Hyttinen JM, Niittykoski M, Salminen A, Kaarniranta K. Maturation of autophagosomes and endosomes: a key role for Rab7. Biochim Biophys Acta. 2013; 1833 (3): 503–10.

43. Szatmari Z, Sass M. The autophagic roles of Rab small GTPases and their upstream regulators: a review. Αυτοφαγία. 2014; 10 (7): 1154–66.

44. Pantoom S, Konstantinidis G, Voss S, Han H, Hofnagel O, Li Z, Wu YW. Το RAB33B στρατολογεί το σύμπλοκο ATG16L1 στο φαγοφόρο μέσω μιας μη κανονικής πρωτεΐνης δέσμευσης RAB. Αυτοφαγία. 2020. https://doi.org/10.1080/ 15548627.2020.1822629.

45. Itoh T, Kanno E, Uemura T, Waguri S, Fukuda M. OATL1, ένα νέο Rab33B-GAP που κατοικεί στο αυτοφαγόσωμα, ρυθμίζει την αυτοφαγοσωματική ωρίμανση. J Cell ΒίοΙ. 2011; 192(5):839–53.

46. ​​Moskalenko S, Henry DO, Rosse C, Mirey G, Camonis JH, White MA. Η εξωκύστη είναι ένα σύμπλεγμα εκτελεστών Ral. Nat Cell Biol. 2002; 4 (1): 66-72.

For more information:1950477648nn@gmail.com