文摘
自噬是一种蛋白质和细胞器的降解途径重要的胞质内稳态的维护和提供营养的生存压力的反应条件。最近,自噬已被证明是重要的分泌不同的蛋白质参与炎症、细胞间信号传导,癌症恶化。自噬在癌症的作用取决于肿瘤发生的阶段,为肿瘤抑制作用之前转换和建立肿瘤tumor-survival函数一次。我们回顾最近的证据表明自噬调控在癌症的复杂性,考虑到交互的自噬蛋白分泌途径。自噬操纵在癌症治疗可能会影响蛋白质分泌andinter-cellular信号邻近的癌细胞或antitumoral免疫反应。这将是一个重要的考虑因素在癌症治疗因为几个临床试验正试图操纵自噬结合化疗治疗不同类型的癌症。
1。介绍
Macroautophagy(文中称为自噬)是一种进化保守分解和质量控制过程包括double-membraned囊泡的形成称为自噬小体吞噬细胞质蛋白质和细胞器的降解溶酶体(1]。基底的自噬水平通常较低,但诱导在暴露于饥荒或不同类型的压力,表明自噬在代谢体内平衡的重要作用[2]。基底的管家作用结果表明自噬的积累后自噬基质受损蛋白质和细胞器基因多样性的消融过程的模型(2]。应激刺激后自噬,细胞使用他们的分解产物获取能源和产生代谢前体对细胞生存(3]。
自噬的重要性在健康和疾病是公认的奖项博士2016年诺贝尔生理学或医学奖Yoshimori Ohsumi发现的Atg蛋白质,蛋白质调节自噬过程(4]。Ohsumi博士的发现导致了自噬在不同的研究领域和调查,深入了解的过程及其监管机构导致研究表明治疗的可能性,针对自噬治疗不同的疾病。
突变小鼠的发展缺乏ATG蛋白质表明,自噬在新生儿的生存是至关重要的发展阶段在哺乳动物5]。第一个突变小鼠基因敲除的生成Atg基因是Atg5基因敲除小鼠(6]。这些老鼠显示,组织和血浆氨基酸水平降低,死亡新生地出生时缺乏明显的解剖异常,并提出了一个初出茅庐的缺陷。出生后由于自噬是大量诱导针对饥饿引起的终止经胎盘的营养供给,缺乏自噬与突变小鼠的乳儿缺陷提出了负责无法恢复养分供应和观察到的新生儿死亡率(6]。尽管人造牛奶喂养部分扩展的生存Atg5零新生儿,Atg5零老鼠提出缺陷清除凋亡尸体和发展的心脏和肺。最近,它已被证明,神经功能障碍Atg5基因敲除小鼠是新生儿死亡率的主要原因,因为表达的Atg5在大脑中足以避免杀伤力在这个模型(7]。这些发现强调了自噬途径的重要性适当的生物的发展和作为一个主要的发电机的氨基酸饥饿条件下维持细胞和有机体的生存能力。
类似的表型被观察到Atg3,Atg7,Atg12,Atg16L1淘汰赛,Ulk1/2double-knockout老鼠(5,8]。然而,beclin1,Ambra1,Rb1cc1 / FIP200基因敲除小鼠无法产生纯合子的后代由于早期胚胎杀伤力,这表明这些基因有其他重要功能在开发过程中除了他们的参与在自噬5,7]。
探讨自噬的作用在一个充分发展的有机体,成年老鼠受到条件全身删除Atg7生成(9]。这些老鼠开发组织损伤,包括肝脏肿大,大锥体神经元和浦肯野细胞数量减少,肌肉退行性变化,在胰腺空泡形成。Atg7条件敲除小鼠死要么链球菌感染后不久Atg7删除或神经退化2到3个月后(9]。重要的是,后Atg7失活,老鼠没有禁食24小时生存。因此,成年老鼠不如新生儿autophagy-dependent因为他们可以在缺乏自我吞噬的存活时间更长。然而,自噬过程所必需的成人组织维护,尤其是神经元在发育完全的生物和基本维护有机体的生存期间禁食(2,9]。
自噬的过程有一个核心作用在成人神经切除的维护和神经元内蛋白包涵体(如阿尔茨海默氏症的发生,Hungtington和帕金森疾病)以及移除受损的线粒体(如积累的一些熟悉的形式的帕金森病(10])导致了大量临床试验试图通过各种方式诱导自噬在神经退行性疾病(11]。因此,治疗疾病似乎最有可能很快与自噬调节器在诊所涉及神经退行性疾病以及癌症(11]。重要的是,我们将讨论后,自噬也被证明是重要的细胞外斑块形成和横向的传播在神经退化疾病,凸显的重要性考虑每一个自噬在诊所的操纵的结果。
自噬在癌症的治疗目标并非易事,而证据表明仔细选择病人根据肿瘤的特点,需要时试图操纵自噬对癌症治疗。然而,大多数临床试验试图调节自噬治疗癌症使用不同药物抑制自噬的目的(11]。争议领域的癌症治疗引起的自噬操纵事实自噬已涉及肿瘤发生的过程的几个步骤肿瘤促进和肿瘤抑制功能描述了自噬(12]。最近,自噬也被细胞外释放胞质相关组件,包括在一个过程称为蛋白质和颗粒基质分泌自噬(13),添加更多的复杂自噬在细胞内稳态的多个角色,信号,其改变的疾病。在这里,我们回顾最近的证据相关的自噬机制与特别关注致癌细胞分泌,癌症进展,改善癌症治疗和可能的机会。
2。自噬通路
自噬过程是由一组称为进化保守的基因ATG或“autophagy-related”基因,它包括以下步骤:启动自噬小体的形成,成核、扩张、伸长autophagosomal膜,关闭,与溶酶体融合终止在intravesicular产品的退化(图1)。对于这样一个广泛的审查,被称为优秀的读者发表评论(1,14,15]。
短暂,Atg1 / ULK1/2激酶复杂(ATG13,在哺乳动物中,由ULK1/2 FIP200,和ATG101)调节自噬体形成的感应。在自噬起始的第一步,ULK1复杂表单点状的结构接近ER(内质网),成核形成复杂的地方。第三类PI3K的激活ULK1/2然后磷酸化组件(磷脂酰肌醇3-kinase)成核复杂。这个复杂的由一个第三类PI3K (VPS34) VPS15, ATG14L beclin 1日。这个激酶复杂负责生产磷脂磷脂酰肌醇3 -磷酸(PI3P)自噬小体的形成,作为信号分子的招聘PI3P-binding蛋白(16]。泡伸长是由两个ubiquitin-like蛋白质结合系统:ATG5-ATG12和ATG8 / LC3-PE。两个系统是必要的自噬体膜的扩张和由以下蛋白质:ATG12和ATG8 / LC3(泛素蛋白),ATG7 (E1-like酶),ATG10和ATG3 (E2-like酶),ATG5和ATG16(修改目标),和ATG4(蛋白酶)。ATG5-ATG12系统连同ATG16功能部分的亚细胞定位ATG8 / LC3-PE接合。ATG8 / LC3的脂质共轭磷脂酰乙醇胺(PE)形成LC3II招募autophagosomal膜,目前使用最广泛的分析评价自噬(15,17]。LC3II也承认适配器蛋白质p62 / SQSTM1 ubiquitinated蛋白质结合,并传输到自噬小体。自噬体沿着微管,最终推动的动力蛋白,与溶酶体融合及其内容是退化。融合需要ESCRT(运输所需endosomal排序复合物),网罗(STX17), VPS家庭蛋白质,RAB7 [18]。溶酶体功能受损可以防止完整的自噬流量。因此,lysosomotropic代理如氯喹或羟氯喹,损害自噬小体退化和自噬流量通过增加溶酶体的pH值,实验和临床使用在一些临床试验,抑制自噬(11,18]。
自噬调控,以应对营养可用性以及其他细胞压力信号。主监管机构应对养分有效性的自噬mTOR(机械的雷帕霉素靶)复杂1 (mTORC1)丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶负责调节细胞生长和新陈代谢。在氨基酸的存在,mTORC1活性,抑制自噬通过磷酸化ULK1,以及ATG13在多个残留(16]。氨基酸不足,mTORC1激活溶酶体表面中断,两ULK1 ATG13脱去磷酸,导致ULK1激活和自噬诱导16]。自噬是AMPK的另一个重要调节器(活化蛋白激酶)由低激活ATP水平或增加安保:ATP比例。AMPK可以通过其磷酸化和灭活mTORC1还可以直接使磷酸化,激活ULK1多个残留诱导自噬。ULK1复杂的其他监管机构包括GSK3-TIP60, AKT, Cul3-KLHL20, NEDD4L [16]。
3所示。自噬和癌症
自噬在癌症生物学领域的研究导致了普遍的共识的作用自噬在肿瘤发生的癌症是依赖于阶段(12]。一般来说,在肿瘤的出现之前,在正常细胞自噬是一个肿瘤抑制函数,消除受损的细胞器和蛋白质总量可能促进基因组不稳定性和肿瘤发生。另一方面,一旦建立了一个肿瘤,肿瘤细胞自噬是细胞生存函数,帮助他们生存缺氧、代谢压力,女性(12]。所以,基线在正常细胞自噬发生的自我平衡的功能确保连续切除多余的,异位,或损坏(和潜在危险)的实体,包括细胞器或蛋白质,操作作为一个质量控制系统,保持细胞健康(12]。此外,自噬流量可以调节等应对紧张刺激的营养,代谢,氧化,致病基因毒性,或者proteotoxic压力(12]。这stimulus-induced自噬是一个cytoprotective函数通过帮助细胞适应压力和允许他们生存。
同意的管家角色自噬,癌症是第一个疾病与缺乏自噬途径的建议Beclin1函数作为一个肿瘤抑制基因,因为它被发现monoallelically删除高百分比的卵巢癌,乳腺癌,前列腺癌(10,19]。虽然这个建议最近的挑战和Beclin1仍有争议的肿瘤抑制功能20.),不同小鼠模型与自噬缺陷机械引起的全身或组织,杂合的,或纯合子基因敲除的Atg基因显示一些恶性肿瘤发病率的增加或增加药物敏感性致癌物质(10,12]。因此,杂合的删除beclin1与增强的易感性有关乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌在人类和小鼠自发增加恶性肿瘤(21];Atg4C基因敲除小鼠已被证明更容易开发化学诱导纤维肉瘤(22];马赛克删除Atg5在小鼠体内诱导肝脏良性肿瘤发展(23];和组织Atg5或Atg7淘汰赛增加肺部癌由喀斯特的外观G12D或BRAFV600E(24,25),以及喀斯特G12D不至于恶化前的胰腺病变(26,27]。有趣的是,老鼠的Atg7条件敲除在肝脏的病情演化成多发性肿瘤在这个组织和表型逆转了p62淘汰赛,这表明p62积累由于自噬抑制导致肿瘤形成23]。
因此,恶性病变的出现之前,自噬是一种肿瘤抑制功能。提出的机制涉及到受损的线粒体退化,否则可能引起氧化应激,DNA损伤,基因组不稳定性。这些元素的慢性组织损伤也可能引发炎症反应,可能进一步促进肿瘤生长28]。之一,在这方面,p62 / SQSTM1选择性自噬的最佳基质特征与LC3在隔离膜以及ubiquitinated蛋白质,已经被证明可以诱导肿瘤发生中发挥作用。p62可以作为信号中心通过其相互作用的蛋白质。其中,它可以激活TRAF6-NfκB通路,促进caspase-8的聚合,绑定Keap1的Cullin3-type Nrf2泛素连接酶,并促进细胞内包涵体的形成(29日- - - - - -31日]。因此,过量积累p62由于自噬缺陷导致hyperactivation这些信号通路可能进一步导致protumorigenic信号。
另一方面,一旦形成肿瘤,有足够的证据表明,肿瘤细胞需要较高水平的自噬在肿瘤和生存压力发现沿着转移过程(32]。事实上,自噬可以促进癌细胞生存在缺氧(33,34),营养不足(35女性],[36),表明这个过程的重要性,对肿瘤细胞的生存的压力暴露并建议潜在的用于癌症治疗结合自噬抑制剂。自噬也被证明是一个细胞生存通路激活在化疗,放疗,靶向治疗(37),建议有前途的临床试验的结果使用自噬抑制剂氯喹或羟氯喹结合其他疗法在不同类型的癌症11]。同时,自噬被牵连在抵抗治疗的发展1,38,39),进一步支持使用药理的自噬抑制剂结合传统化疗或复发的患者。这最后的证据还同意了这个建议,自噬是一个重要的癌症干细胞的维护流程40- - - - - -43]。然而,敏感到自噬抑制剂治疗可能是细胞类型——或者treatment-dependent [44,45),甚至可以显示敌对与化疗效果取决于细胞类型(45]。相比之前的证据表明潜在的用于自噬抑制癌症治疗,它也表明,自噬抑制癌细胞治疗辐射(46)或免疫原性化疗(47]可能损害治疗导致antitumoral免疫反应。也有证据表明,自噬抑制本身提升epithelial-to-mesenchymal过渡在癌细胞48]。因此,目前尚不清楚如果自噬应该有针对性的在每一个癌症类型或治疗癌症治疗期间应该结合使用。
关于癌症细胞的自噬类型应该是有针对性的,它已经表明,癌细胞与某些致癌背景抑制自噬可能特别敏感,甚至在营养丰富的条件下。所以,激活突变的细胞MAPK通路已经被提议的“上瘾”自噬,因为他们展示高水平的自噬在基底下,营养状况和生存依赖于这个途径,49,50]。因此,抑制自噬的癌症治疗似乎是有前途的治疗肿瘤与激活KRAS突变或其下游目标等BRAF肺(25,51),胰腺(52),脑部肿瘤(53),或黑素瘤54]。
重要的是,一些癌症治疗过程中观察到的autophagy-mediated效应似乎包括antitumoral免疫反应的激活或调制(24,55,56]。此外,一些protumorigenic自噬的影响似乎需要释放autophagy-regulated分泌因素可以在癌症细胞自分泌或旁分泌的方式(40,57]。因此,准确理解分泌因素由自噬将提供重要的知识自噬对肿瘤细胞的影响以及肿瘤微环境的调控autophagy-competent或autophagy-deficient肿瘤细胞。
4所示。常规和非常规蛋白分泌途径
细胞分泌是一项基本生理过程提供可溶性蛋白质和货物到细胞外空间。需要驱逐物质从细胞有不同的目的包括细胞增长,体内平衡,胞质分裂,国防、荷尔蒙的释放,和神经传递58]。在真核生物中,经典的分泌,也被称为传统的分泌途径,涉及或胞外分泌的存储囊泡分泌颗粒释放到细胞外空间(58]。在这个过程中,新合成的蛋白质是易位到内质网(ER)的内腔。由经典分泌蛋白质分泌包含在他们的一个特征肽序列与一个或多个带正电氨基酸的氨基末端结束之后,6 - 12疏水残基(59]。增长的信号序列启动传输跨膜进入内质网腔多肽。通常,经典分泌蛋白质合成蛋白质前体和n端信号肽序列是裂解的核糖体蛋白质多肽链增长时(59]。蛋白质是然后oligomerized挤进载体囊泡,退出ER在专门的区域。囊泡结构组装成vesiculotubular中间体称为ER-to-Golgi中间车厢这种蛋白质进一步前进的流向高尔基氏复合体。高尔基,蛋白质糖基化的,以确保适当的蛋白质结构和增加稳定性,并允许与目标相互作用的蛋白质。在trans-Golgi网络分泌蛋白分为分泌囊泡,实现其内容质膜导致分泌(60]。重要的是,积分质膜蛋白质是交付和集成通过膜向质膜融合同样的走私路线(58]。
分泌囊泡和分泌颗粒明显的水泡运营商受雇于本构和监管分泌,分别。而本构分泌不断发生在每一个真核细胞,调节分泌另外出现在特殊类型的动物细胞内分泌和外分泌细胞和神经元细胞外刺激引发的,只58]。调节分泌的例子包括从内分泌胰腺胰岛素分泌β肽,分泌的酵素原外分泌胰腺细胞消化食物,脑下垂体分泌生长激素的细胞,并释放的神经递质在神经突触(58]。虽然许多分泌蛋白质已确定要发布的传统路线,许多其他可溶性蛋白质分泌到细胞外空间缺乏典型的信号肽和分泌没有进入传统ER-to-Golgi蛋白质分泌途径。
5。自噬与非传统分泌的蛋白质
自噬通路最近与从不同的细胞分泌的蛋白质。在这方面,许多蛋白质,分泌的非常规路线,由自噬或他们的释放受到击倒ATG蛋白质的影响。在这里,我们审查的蛋白质分泌已被证明是由自噬(图2、表1),后来我们讨论自噬的调节蛋白分泌的影响癌症进展和治疗。重要的是,“分泌自噬”一词用于描述的过程规范自噬通路参与蛋白质的分泌直接运送他们的自噬小体等离子体膜,对多功能车辆总线(多泡体),或分泌细胞外释放溶酶体。因此,而不是诱导autophagosomal货物退化,分泌自噬导致驱逐autophagosomal内容到细胞外空间,它有一个积极的影响蛋白质分泌,因为抑制自噬可以减少蛋白质的分泌(表1)。这个途径需要特定的货物受体以及特定的网罗水泡融合蛋白。另一方面,抑制自噬的另一个途径被描述导致蛋白质分泌的变化,尤其是在免疫细胞细胞因子增加生产。在这种情况下,自噬有负面影响蛋白质分泌抑制自噬蛋白分泌增加(表1),这种效应提出了由增加线粒体活性氧(ROS)由mitophagy下降造成的。在下面几节中,我们将讨论已知的蛋白质分泌调节自噬通路,因为它们是通过分泌释放自噬或因为他们抑制自噬调节分泌,因为两个途径会受到调制的自噬对癌症治疗的影响。
6。分泌自噬
第一个证据表明自噬是参与蛋白质的分泌来自Chrohn病的小鼠模型,研究复杂的肠道炎性疾病ATG16L1是许多已知的危险等位基因的一个病人61年]。所以,在肠道hypomorphicATG16L1和肠道Atg5−−/老鼠,自噬缺陷主要Paneth细胞在肠道上皮细胞的影响。这些细胞的正常功能是分泌溶菌酶和抗菌肽,呈现混乱或减少lysozyme-containing颗粒和溶菌酶扩散增加胞浆内染色(61年]。因此,自噬的过程被证明有一个重要的角色在维护Paneth颗粒胞外分泌途径的细胞。最近,溶菌酶被发现局部自噬体(双层膜,LC3+/ p62−囊泡)美国沙门氏菌感染Paneth来华的细胞。这些自噬小体并非针对溶酶体降解但顶端Paneth细胞表面的累积溶菌酶分泌,表明自噬的重要作用分泌的抗菌蛋白(62年]。在这个工作中,溶菌酶分泌受损的肠道隐窝美国沙门氏菌感染来华的老鼠接受3 ma或小鼠突变Atg16L1T300A自噬受损,但不是通过氯喹治疗,表明一个重要的角色的初始步骤自噬途径而不是自噬降解步骤的这种蛋白质的分泌。分泌ER压力和诱导自噬是依赖Myd88, toll样受体(TLR)适配器但尤其是树突细胞。治疗Myd88−−/小鼠il - 22生成重组恢复分泌溶菌酶在Paneth细胞自噬,表明Paneth细胞分泌自噬激活树突状细胞需要允许分泌Paneth细胞ER应激。因为Paneth细胞是专门的肠道细胞分泌抗菌蛋白,包括溶菌酶,由于致病微生物可以触发ER(内质网)强调,干扰蛋白质分泌,作者建议在美国沙门氏菌感染感染,自噬在Paneth诱导细胞的分泌溶菌酶路线变更至另一种溶菌酶分泌途径包括传输在一个专门分泌自噬小体不是针对退化(因为它是不利于p62目标蛋白质被自噬降解),保留的抗菌功能Paneth细胞(62年]。
更多的机械的研究已经在分泌自噬的作用释放il - 1β从哺乳动物细胞。这促炎细胞因子缺乏一个ER-localization肽,细胞溶质的积累其活动形式,是以后激活caspase-1乳沟分泌的一种非常规路线涉及inflammasome激活和自噬63年- - - - - -65年]。因此,自噬的诱导饥饿在应对传统NLRP3 inflammasome受体激动剂已被证明导致增强il - 1β在LPS-stimulated巨噬细胞分泌64年)和autophagy-mediated分泌是依赖于ASC和NLRP3 inflammasome组件。同意之前的观察,其他inflammasome-dependent细胞因子,如地震,还显示增强分泌后自噬诱导(64年]。重要的是,在相同的研究中,il - 1β被发现与Rab8a colocalize LC3和il - 1β分泌减少Cre-mediated切除Atg5通过溶酶体抑制自噬与bafilomycin或Rab8a(质膜极化排序的监管机构)或GRASP55(非传统分泌所需Golgi-associated蛋白质)击倒。同时,组织蛋白酶B被发现随inflammasome基质分泌。自噬体的证据表明提到一个模型有直接作用inflammasome-activated蛋白质的质膜和组织蛋白酶B在il - 1表明积极作用β通过自噬激活和细胞外的交付。
重要的是,专门分泌il - 1的分泌所涉及的自噬小体β或铁蛋白已经被确认66年]。在这个工作,在溶酶体的破坏,TRIM16 galectin-8一起充当了il - 1受体β针对它LC3II-positive自噬小体。与质膜融合依赖Sec22b在自噬体和SNAP23/29 STX 3/4在质膜上。重要的是,il - 1的分泌βSTX17(网罗参与与溶酶体融合)的独立,这表明分泌自噬利用专门分泌“自噬小体,最终与质膜融合,避免货物降解溶酶体(66年]。
确定了在酵母细胞,另一种蛋白质的分泌取决于自噬(67年,68年]。Acb1,酰基辅酶绑定蛋白是一种分泌蛋白缺乏一个ER-localization序列参与酵母孢子形成针对氮饥饿。Acb1分泌被发现独立的传统分泌通路,依赖的存在ATG基因和蛋白质,Grh1(掌握),和雷帕霉素治疗引起的也67年,68年]。有趣的是,Acb1分泌不需要与液泡融合,多泡体endosomal舱所需的组件,表明Acb1-containing自噬小体绕过融合,相反,他们与核内体融合或多功能车辆总线途中的质膜(68年]。酵母突变体没有分泌Acb1显示相似水平的细胞内Acb1蛋白质和其分泌不足而不是其处理,表明是一种蛋白质分泌,而不是描述的途径降解途径(67年]。
Autophagy-mediated分泌也与主要的神经退行性疾病。在帕金森病(PD),蛋白酶体和自噬已参与的退化α-核蛋白聚集,自噬也的分泌有关α-核蛋白,表明interneuronal传播的潜在作用α-核蛋白和PD (69年,70年]。在这方面,在PD模型涉及aggregation-prone的过度α-核蛋白和TPPP / p25a microtubule-binding蛋白质参与α-synuclein-aggregate形成,α-核蛋白是本地化的自噬小体,因为它与自噬标记LC3和p62 / SQSTM1,但这些自噬体与溶酶体融合。这个研究表明,TPPP / p25a受损自噬溶酶体融合级别的通量和诱导α-核蛋白分泌,类似于autophagic-flux抑制剂治疗。重要的是,α-核蛋白分泌减少ATG5击倒(69年]。在类似的研究中,在不同的神经元overexpressing PD模型α-核蛋白,溶酶体抑制增加了α-核蛋白分泌及其本地化LC3II——p62 / SQSTM1-positive细胞外囊泡(70年]。其他蛋白质在细胞外囊泡从bafilomycin-treated神经元VPS35, ATP6V1A, LAMP2 [70年]。研究表明,自噬体形成的重要作用和自噬体与溶酶体融合细胞外囊泡分泌的调节。因此,自噬体的形成可以直接交付内容多泡体和溶酶体,自噬流量与溶酶体抑制剂抑制可能促进增强交付autophagosomal材料囊泡及其细胞外释放。
自噬还与阿尔茨海默病(AD)密切相关。广告大脑病理学涉及细胞内β淀粉样蛋白(一种的形成β)肽和τ蛋白总量以及细胞外β斑块(71年,72年]。受损的神经元自噬流量被描述广告小鼠模型和自噬小体的生成有关β肽(71年]。在先进的广告协议自噬流量受损,感应雷帕霉素降低了细胞内的自噬β积累和细胞外斑块负荷和避免学习和记忆缺陷的小鼠模型的广告,但只有当采取预防性管理,而不是在小鼠建立了斑块和神经元纤维缠结73年]。此外,淀粉样前体蛋白转基因小鼠条件敲除的Atg7在大幅前脑兴奋性神经元胞内积累β并提出了减少细胞外β菌斑的形成由于受损的分泌β(72年]。,这些发现强调了自噬神经元内稳态的维护的重要性,但可以通过促进促进广告病理学β细胞外的斑块的形成。
几项研究也与自噬通路释放分泌溶酶体在生理环境中。例如,autophagy-related蛋白质已被证明调节破骨细胞折边边界形成和分泌功能通过分泌溶酶体向质膜融合和分泌组织蛋白酶K [74年]。同时,肥大细胞的分泌颗粒LC3II+和CD63+(分泌溶酶体的一个标志)和自噬被发现有至关重要的作用在肥大细胞脱颗粒,释放组胺和β己糖胺酶(75年]。
总之,分泌自噬是专门的自噬体的形成(LC3II+双层膜结构),货物扣押细胞质分泌而退化。精确的了解分泌溶酶体绕过与溶酶体融合,以避免退化还有待描述。专门的受体的发现和融合蛋白,调节分泌允许调制的分泌途径可能在病理环境产生影响。
7所示。增强蛋白质分泌抑制自噬引起的
与先前的研究相比,自噬诱导导致增强的分泌蛋白,其他的研究也报道相反:药物或基因抑制自噬引起蛋白质的分泌增加不同的蛋白质,特别是促炎细胞因子。特别感兴趣的是il - 1的情况下β因为我们有前面提到的研究,自噬诱导饿死在应对传统NLRP3 inflammasome il - 1受体激动剂增加β在LPS-activated巨噬细胞分泌64年,65年]。在这方面,相反的效果也被描述:增强il - 1β分泌抑制自噬后也被描述,在LPS刺激巨噬细胞。第一个报告自噬通路与il - 1的分泌β来自Saitoh等人(2008年63年]。在这项研究中,作者发现Atg16L1-deficient巨噬细胞il - 1的分泌增加β而不是其他炎性蛋白(il - 6、TNFα,干扰素β)培养基对LPS刺激(63年]。在这项研究中,缺Atg16L1 LPS曝光后引起活性氧积累以及caspase-1激活和il - 1β劈理(63年]。虽然生产活性氧诱导的确切机制的激活inflammasome在这项工作没有完全描述,另一组也增加了il - 1描述β和地震-但不是TNF分泌抑制自噬基因敲除的图1 lc3b或Becn1在LPS-activated巨噬细胞(76年]。在这工作,Nakahira等人表明inflammasome激活诱导的自噬抑制LPS-treated巨噬细胞是依赖的线粒体活性氧增加,线粒体膜电位降低,mtDNA(线粒体DNA)释放到胞质76年]。作者也表明,线粒体活性氧激活NLRP3 inflammasome,这对mtDNA激活是必要释放到细胞质中,因为它不会发生在NLRP3-deficient巨噬细胞。一旦在细胞质中,mtDNA激活AIM2 inflammasome,诱导il - 1的分泌β和地震76年]。在协议与以前的观测,哈里斯等人描述ROS-dependent il - 1β分泌后药理与3 ma或抑制自噬beclin1可拆卸的LPS-activated巨噬细胞(77年]。重要的是,药物自噬抑制3 ma并不影响il - 6,地震或TNFα分泌。作者观察到colocalization il - 1β他们解释为pro-IL-1与GFP-LC3-stained自噬小体β被自噬小体退化。在相同的工作中,作者表明,雷帕霉素治疗降低il - 1β在LPS-injected老鼠分泌,不仅表明抑制自噬诱导il - 1的分泌β但它的感应减少(77年]。
在这方面,氧化mtDNA已被证明是一个重要的催化剂o NLRP3 inflammasome [65年]。的NLRP3 inflammasome传感器的特定的病原体,主机,和环境危险分子需要一个初始启动信号,通常由TLR刺激,诱导转录所需的感应NLRP3 pro-IL-1β。启动后,刺激可以引起一系列功能NLRP3触发器(78年]。关于LPS-induced il - 1β分泌抑制自噬的诱导,mtDNA氧化引起的受损的线粒体的积累由于mitophagy下降,可能是第二个信号inflammasome激活和il - 1增加β分泌。虽然作品描述了自噬在il - 1的作用β分泌似乎是矛盾的,是很重要的,在第一种情况下64年),杜邦等人使用传统inflammasome受体激动剂inflammasome nigericin激活,而在第二种情况下(63年),Saitoh等人自噬抑制第二信号用于inflammasome激活。作者还提出,差异可能是由于抑制基底与饥饿或mTOR inhibitor-induced自噬(64年,79年]。
最近,一个类似的机制抑制自噬增加促炎细胞因子的分泌被描述为巨噬细胞移动抑制因子(MIF) LPS-activated巨噬细胞。在这个工作中,抑制自噬与马3,Atg5核,或Atg7敲除增加MIF分泌到培养基。这种分泌发生一起增加线粒体活性氧和抗氧化剂可以降低80年]。自噬的抗炎作用的重要性已被证明在活的有机体内缺,因为Atg16L1增加il - 1的生产β和地震-化学诱导小鼠结肠炎模型(63年),在脓毒症小鼠模型缺乏自噬引起更多的易感性与il - 1增加内毒素β和地震-血清水平(76年]。
8。自噬及其与水泡贩卖系统交互
自噬在不同层次上相互作用与endolysosomal以及外来体生物起源和机械在正常和肿瘤细胞分泌81年,82年]。使下降的自噬体可以与多频振荡器来产生amphisomes合并,后来与溶酶体融合的退化。这种融合取决于RAB11 [83年),而RAB27a有关与质膜融合的多功能车辆总线(81年]。也,因为多功能车辆总线与质膜的融合导致细胞外释放液诱导自噬通过饥饿已经被证明可以减少外来体分泌转移多功能车辆总线autophagic-lysosomal通路的退化(83年]。
不同的自噬机制(macroautophagy和microautophagy)已经提出一个重要的角色在货物交付的囊泡endosomal / exosomal系统。抑制自噬被证明能减少大量的胞质蛋白在核内体后期,这些组件的多功能车辆总线,可以针对退化或释放液。另一方面,胞质蛋白像GAPDH被发现在液分泌即使没有自噬,表明macroautophagy只是部分导致细胞质蛋白质核内体后期的交付,在自噬缺失的情况下,货物的蛋白质可以经由不同的途径84年]。
因此,有人建议,自噬的主要作用的一个特殊形式,外来体货物装载。选择性的蛋白质在外来体生物起源和成熟期间发生内陷的机制提出了多功能车辆总线的涉及一种endosomal microautophagy [84年,85年]。Microautophagy特征是一种自噬在酵母涉及直接内化的胞质货物通过溶酶体膜内陷84年]。因此,一种专门microautophagy endosomal microautophagy,发生在晚endosomal多功能车辆总线提出了负责交付胞质蛋白的囊泡。这个过程被证明是由伴侣hsc70和ESCRT系统(84年]。这endosomal microautophagy是自噬的过程有助于胞质蛋白的分泌,但似乎不同于分泌自噬,因为它涉及到胞质蛋白的直接交付到核内体和独立于ATG蛋白质,参与microautophagy macroautophagy但不是。另一方面,交付多功能车辆总线在分泌蛋白的自噬需要运输的自噬小体和直接交互的多频振荡器作为Acb1[已被证明67年,68年),il - 1β(64年),α-核蛋白(69年,70年),而膜联蛋白A2 (86年]。
液的特点是蛋白质参与他们的生物起源的存在如阿历克斯,TSG101, HSP70, tetraspanins以及细胞特定类型的蛋白质、DNA、RNA和脂质(81年]。在这方面,与阿历克斯自噬机制的一个重要作用,一个ESCRT相关蛋白质,最近被描述(87年]。ATG12和ATG3都是核心自噬组件,其共轭(ATG12-ATG3)已被证明是必要的基础但不是starvation-induced自噬。这种交互也是必要的后期endosomal贩卖溶酶体和溶酶体生物起源(87年]。
9。Autophagy-Mediated分泌在癌症
分泌蛋白质扮演着重要角色在支持癌症的标志(88年]。在这方面,自分泌或旁分泌信号在癌症细胞是维持过度增殖,减少细胞凋亡,免疫细胞监管,血管生成,在能量代谢改变,发展抵抗癌症治疗(3,59]。
在癌症中,自噬的规定已被证明对蛋白质的分泌有重要的影响。也许第一个证据表明,自噬可以调节分泌在癌症相关环境来自致癌基因的研究——在人类(Ras)诱导衰老成纤维细胞(89年]。细胞衰老是一种稳定状态的细胞周期阻滞可以作为故障保护程序以应对转型期间各种侮辱。在这个工作中,自噬被激活在衰老,这是负责senescence-associated il - 6的分泌和通过转译后的引发机制,自mRNA水平的il - 6和8是高的Atg 5/7可拆卸的细胞(89年]。从力学上看,它是建议在oncogene-induced衰老,粗面内质网和自噬空泡与mTOR trans-Golgi网络的区域称为TOR-autophagy空间耦合隔间,TASCC [90年]。本地化mTOR的复杂负责驾驶IL-6/8的合成。在这个工作中,氨基酸消耗或占主导地位的消极的表达Rab-GTPases减少mTOR TASCC招聘。作者建议在oncogene-induced衰老、空间耦合细胞的分解与合成代谢(自噬空泡)(mTOR,呃,高尔基)机械增强各自的功能和促进大规模合成分泌蛋白质像IL-6/890年]。重要的是,TASCC形成依赖brefeldin (90年),块ER高尔基蛋白运输、指示功能的需要常规途径分泌表型。
类似的工作,锁等。57)描述autophagy-mediated protumorigenic因子的分泌RAS-driven浸润性乳腺癌的典范。在这项研究中,自噬是必要的侵袭性和epithelial-to-mesenchymal过渡RAS-transformed MCF10A乳腺癌细胞的分泌,也必要proinvasive il - 6等因素,基质金属蛋白酶2和9,WNT5A [57]。同时,同意自噬的促炎作用,最近的工作也描述autophagy-dependent炎症(CSF3 / g - csf的分泌增加,处于受控,il - 6, TREM1, CCL2, CCL3 / MIP-1α,il - 1β和CXCL2)针对肿瘤发生前UVB辐射。这些细胞因子的分泌UVB-irradiated老鼠被条件Atg7皮肤KO (91年]。
相比之下,尽管大多数的证据表明,自噬是必要的分泌的促炎细胞因子il - 6,也有证据表明,抑制自噬的击倒ATG基因降低il - 6分泌autophagy-dependent乳腺癌细胞系,但增加在autophagy-independent分泌细胞(40]。这是维护相关的癌症干细胞自白介素补充增加mammosphere形成ATG7shRNA-expressing细胞自噬为生存的依赖(有关45]。因此,自噬是否具有促炎和抗炎功能似乎上下文,和细胞泛型类型。
关于自噬的抗炎作用,在乳腺癌的老鼠模型,魏et al。56)发现,抑制自噬FIP200−−/减少乳腺肿瘤的起始和进展。减少肿瘤发生发生一起升高趋化因子在肿瘤细胞和增加干扰素的生产γ第CD8+和CD4+(Th1) T淋巴细胞在肿瘤微环境56]。在相同的研究中,FIP200−−/,CD8+T cell-depleted动物乳腺肿瘤与类似的动力学autophagy-competent开发控制老鼠,表明减少肿瘤发生FIP200−−/老鼠是由于增加的趋化因子的分泌和促进antitumoral免疫反应。
其他研究抑制肿瘤细胞自噬与细胞因子的分泌增加。在这方面,在一个喀斯特借非小细胞肺癌(NSCLC)小鼠模型的并发删除Atg7抑制自噬在肿瘤,作者发现减少肿瘤的生长与积累的有缺陷的线粒体。重要的是,喀斯特借肿瘤,通常形成腺瘤和癌,转移到更缺乏良性嗜酸性tg7,表明自噬的功能地位决定了肿瘤的命运(51]。尽管降低肿瘤负荷,老鼠Atg7零肿瘤与炎症反应增加死于肺炎。有趣的是,增加总体存活率只有当也观察到同样的模型p53一起被删除Atg7当这些老鼠没有显示广泛的炎症反应(51]。因此,特定的变异存在于肿瘤可能决定自噬在肿瘤cell-induced抑制炎症的作用。这将是一个重要的元素时要考虑操纵自噬,自p53是最常见的肿瘤抑制基因突变在人类癌症与多样化和上下文相关的对细胞功能的影响(92年]。
另一种蛋白质的分泌已被证明是由自噬HMGB1 [64年,93年(高机动组免疫调制器蛋白B1)。值得注意的是,HMGB1核蛋白质分泌不正常情况下,不需要由inflammasome处理(64年),这表明自噬过程调节通过调节不同的细胞分泌途径。HMGB1的免疫原性刺激器通常出现在细胞核和被认为是一起发布的其他alarmins坏死细胞死亡在质膜破裂(94年]。在癌症细胞进行靶向毒素引起的细胞死亡,击倒ATG蛋白质预防HMGB1释放(93年]。这些发现表明,死亡细胞的自噬水平可能会确定这个过程的免疫原性至少部分通过调节HMGB1的分泌93年]。提出了另一个alarmin的分泌受自噬是ATP (47]。在这方面,autophagy-competent癌细胞治疗免疫原性化疗,导致ATP分泌和治疗的免疫反应,并没有观察到这种效应在autophagy-deficient (Atg5或Atg7击倒)肿瘤细胞(47]。
与上述研究表明,至少在癌症治疗和免疫原性的潜力,细胞死亡,自噬可以促进更好的长期治疗反应,新出现的证据表明,在不同的环境中,自噬可能发挥重要作用的抑制抗肿瘤免疫反应。在这方面,缺氧,耗氧量增加了肿瘤细胞之间的不平衡和氧气供应不足引起的癌症细胞增殖和有缺陷的肿瘤血管化,已被证明是一个重要的监管机构的肿瘤细胞适应低氧环境重塑肿瘤以及他们的微环境95年]。这些反应是由低氧诱导因子(hif),转录因子介导基因表达网络相关的恶性肿瘤的特征,包括自噬的诱导95年]。低氧诱导自噬相关一直抵抗治疗(96年和避免免疫破坏97年]。关于后者,表明HIF-1α可以诱导PD-L1(程序性细胞死亡ligand-1)表达,避免细胞溶解的T淋巴细胞(CTL)识别95年)以及BNIP3 / BNIP3L,诱发自噬相关的抗CTL-mediated溶菌作用的发展。在这方面,药物或基因抑制低氧诱导肿瘤细胞自噬降低缺氧STAT3磷酸化和恢复肿瘤细胞容易CTL-mediated溶菌作用[97年]。尽管这个工作不探索分泌的关系由自噬在抗细胞溶菌作用,细胞因子分泌可能是一个角色在这个已知表型因为STAT3在炎症的调节有重要作用(98年]。
尽管可能的自噬与antitumoral免疫反应的关系,我们以前讨论过的,最近工作没有发现抗肿瘤的变化适应性免疫的小鼠模型黑色素瘤和乳腺癌后自噬抑制Atg基因击倒或与氯喹/羟氯喹治疗(99年]。因此,自噬的精确作用在调节肿瘤细胞的免疫原性还有待建立。
最后,尽管在文学和有争议的结果的上下文相关的角色自噬蛋白质分泌,分泌蛋白质识别的重要性由自噬在黑色素瘤(证明在最近的一份工作One hundred.]。在这个工作中,较低的黑色素瘤肿瘤细胞自噬检查参与组成分泌腺有不同的比他们high-autophagy转移衍生品。High-autophagy黑色素瘤细胞系提供更高水平的il - 1β,生活CXCL8 FAM3C, DKK3在炎症和肿瘤发生与已知的作用。这些蛋白质水平增加后自噬诱导和减少ATG7沉默在高自我吞噬细胞。作者发现高水平的autophagy-regulated分泌蛋白血清高自噬和建议患者血清水平的这些蛋白质可以作为标记的肿瘤细胞的自噬水平就自噬抑制剂(One hundred.]。
10。讨论
证据表明,自噬是否符合抗炎或炎症作用癌症似乎取决于肿瘤发生的阶段,癌症类型,在分泌因素被研究。重要的是,自噬已发布的相关蛋白质的分泌受传统和非传统的途径,和自噬小体也与endosomal-vesicular通路密切相关,表明它可以玩不同的甚至对立的角色根据细胞蛋白质分泌上下文。
的确,自噬调控的一个重要的角色在几种类型的细胞分泌的蛋白质。从力学上看,两个主要autophagy-mediated分泌通路已被描述。第一个,分泌自噬(13),涉及到一个停止了自噬流量的自噬体与溶酶体融合不cargo-containing自噬小体被定向到质膜或为分泌多泡体,作为Acb1[被描述67年,68年),溶菌酶(62年),il - 1β(64年,66年),而α-核蛋白(69年,70年]。这种途径是蛋白质的重要介质像Rab8质膜融合的必要条件α(64年,69年),Sec22b、SNAP23/29 STX3/4 [66年];缺乏STX17 [66年),与溶酶体融合,掌握所需的蛋白质(64年,67年];相关的酶,可能信号(61年,67年)(图2)。似乎在第二通道,自噬作为一种抗氧化机制减少受损的线粒体(图2)。在这种情况下,抑制线粒体自噬将增加,否则会退化。细胞质mtDNA从较低的线粒体膜间隙泄漏潜在可以激活inflammasome已经提出了促炎细胞因子分泌il - 1β,地震63年,76年,77年],或MIF [80年]。如果有一个特定的autophagy-regulated通路为每个描述的分泌蛋白质之一,如果涉及的囊泡的特殊标记存在,或者如果有提到两者的结合途径,为il - 1提出了β(64年),还有待确定。
它将是重要的建立如何从肿瘤细胞自噬调节分泌,如果这一规定类似于一个非转换中观察到细胞,癌症或癌症的阶段自噬调节分泌,如果protumorigenic或immune-regulating因素被自噬调节更好的自噬对癌症的治疗目标。重要的是,许多免疫细胞的促炎细胞因子由自噬还没有研究模型的上下文中自噬抑制癌症。在这方面,il - 1β已被证明导致乳腺癌细胞上皮间充质转变(101年)和il - 1信号相关的炎症和侵略性的调制抗肿瘤免疫力在相同类型的癌症102年]。同时,MIF的分泌抑制自噬后,已被证明是增加(80年),被发现在不同类型的人类癌症和提高是通过刺激增殖,促进肿瘤发生的转移,抑制血管生成antitumoral免疫反应(103年]。这将是一个重要因素来评估在临床试验中目前使用自噬抑制治疗几种类型的癌症,尤其是那些类型的癌症在antitumoral免疫反应病人反应有重要作用。
重要的是,一些已确定的蛋白质是由自噬在癌症,例如,il - 6和8,由传统的蛋白分泌途径分泌,分泌密切相关的转录,强调理解的重要性自噬途径的关系传统的蛋白质分泌路线以及转录因子的调控和NF -κB或STAT3,建立操纵自噬在癌症治疗可能如何影响肿瘤微环境。在这方面,il - 6和8已被证明有重要的作用在维护致癌信号在癌症细胞,在促进癌症干细胞维护(104年- - - - - -106年)和肿瘤微环境的规定(107年]。由于自噬抑制已被证明会降低il - 6和8分泌,抑制自噬在癌症治疗将减少他们在癌症细胞的分泌。然而,增加il - 6分泌也被报道对一些肿瘤细胞(40),尤其是那些为生存不依赖于自噬。这是一个重要的后果,在临床试验中需要解决操纵自噬在这些类型的癌症,癌症细胞自噬还没有被证明是重要的生存。在这些情况下,自噬抑制可能诱导细胞因子分泌和促进肿瘤发生以及逃避antitumoral免疫反应。
最后,由于肿瘤侵犯的细胞间通信是一个重要的特性和肿瘤细胞衍生细胞外囊泡传输致癌信号邻近肿瘤细胞或细胞在肿瘤微环境中,这将是重要的了解自噬的调制影响exosomal内容或exosomal释放肿瘤细胞或肿瘤微环境,因为很可能至少部分的调制效果观察自噬在癌症治疗过程中,特别是在immune-competent动物,将由细胞外囊泡释放。
调制可能分泌诱导的自噬在癌症治疗将有不同的角色和上下文或tissue-dependent,正如自噬对癌症治疗的操作或antitumoral免疫反应的调节。然而,因为一些后果的抑制自噬可以促进恶性肿瘤或其他不良后果,这将是重要的了解自噬调节分泌和操纵自噬将如何影响分泌为了有效地调节自噬及其对分泌的影响为目的的癌症治疗以及治疗其他疾病。
的利益冲突
作者没有利益冲突的披露。
确认
这项工作是支持以下项目从Mexicano del全民社会研究所:FIS / /保护/一家IMSS / 15/049;CTFIS / 1奥德/ 012/2011和CONACYT: cb - 2015 - 01年258123。ICO是由CONACYT(461456)和(97220054)IMSS奖学金。从Fundacion IMSS JRL由奖学金支持,交流