A GTPáz-aktiváló fehérjék szerepe a szabályozott sejthalálban és a tumorimmunitásban

Absztrakt

A GTPáz-aktiváló fehérje (GAP) a GTPáz fehérje negatív szabályozója, amelyről úgy gondolják, hogy elősegíti az aktív GTPáz-GTP forma átalakulását GTPáz-GDP formává. A GTP-áz fehérjék és más domének szabályozására való képessége alapján a GAP-ok közvetlenül vagy közvetve részt vesznek a különböző sejtszükségleti folyamatokban. Áttekintettük a szabályozott sejthalált (RCD), elsősorban az apoptózist és az autofágiát szabályozó GAP-ok meglévő bizonyítékait, valamint néhány új RCD-t, különös figyelmet fordítva a betegségekkel, különösen a rákkal való összefüggésükre. Azt is figyelembe vettük, hogy a GAP-ok befolyásolhatják a tumorimmunitást, és megpróbáltuk összekapcsolni a GAP-okat, az RCD-t és a tumorimmunitást. Az e folyamatok szabályozására szolgáló GAP-ok mélyebb megértése új terápiás célpontok felfedezéséhez vezethet a kóros sejtvesztés elkerülésére vagy a rákos sejthalál közvetítésére.

A szabályozó sejthalál az immunrendszer szabályozó sejtjeinek egy osztályának aktív halálát jelenti, ezáltal szabályozva az immunválasz intenzitását és időtartamát. A szabályozó sejtek közé tartoznak a szabályozó T-sejtek és a szabályozó B-sejtek stb., amelyek kulcsfontosságúak az immunrendszer homeosztázisának fenntartásához. Szoros kapcsolat van a szabályozó sejthalál és az immunitás között. A szabályozó sejthalál befolyásolhatja az immunválasz intenzitását és időtartamát, így az immunitás szintjét. Egyrészt a szabályozott sejthalál erősítheti az immunválaszt és elősegítheti a kórokozók eltávolítását. Másrészt a túlzott szabályozó sejthalál az immunitást is gyengítheti, ami fertőzésekre és autoimmun betegségekre való fogékonyságot eredményezhet. Összefoglalva, a szabályozó sejthalál szorosan összefügg az immunitással. A megfelelő szabályozó sejthalál erősítheti az immunválaszt és elősegítheti a kórokozók kiürülését, de a túlzott szabályozó sejthalál az immunitást is gyengítheti, így a szervezet fogékony lesz a fertőzésekre és az autoimmun betegségek előfordulására. Ezért fokozott figyelmet kell fordítanunk az immunitás javítására. A Cistanche növelheti az immunitást. A Cistanche számos antioxidáns anyagban gazdag, például C-vitaminban, C-vitaminban, karotinoidokban stb. Ezek az összetevők megkötik a szabad gyököket, csökkentik az oxidatív stresszt és javítják az immunitást. immunrendszer rezisztencia.

Kattintson a cistanche deserticola kiegészítésre

Kulcsszavak:

GTPáz-aktiváló fehérjék, Szabályozott sejthalál, Tumor immunitás.

Bevezetés

A kis guanozin-trifoszfatázok (kis GTPázok) humán Ras szupercsaládja (monomer GTPázok) több mint 150 tagból áll [1], és általában öt fő családra oszlik: Ras, Rho, Rab, Arf és Ran családokra [2]. Különféle sejtfolyamatokhoz kapcsolódnak, beleértve a jelátvitelt, az anyagszállítást és a citoplazmatikus váz felépítését [3]. A kis GTPázok két különböző konformációs állapottal rendelkeznek, és oda-vissza ciklikusan mozognak közöttük.

Aktivált állapotban GTP-hez vannak kötve, a GDP esetében pedig az ellenkezője igaz. Ezt az állapotátmenetet három szabályozó irányítja: guanin nukleotid cserefaktorok (GEF), guanin nukleotid disszociáció gátlók (GDI-k) és GTP-áz aktiváló fehérjék (GAP) [4]. Ezek közül a GEF-ek pozitív faktorok, amelyek aktiválják a GTPázt azáltal, hogy elősegítik a GTP-hez való kötődést, míg a GDI-k és a GAP-ok egyaránt negatív faktorok, amelyek inaktiválják a GTPázt a GTP megkötésével, illetve hidrolizálásával [3, 4].

A GAP-ok több strukturális domén fehérjék (1. ábra), amelyek mérete 50-250 kDa [5]. A GTP-ázok Ras szupercsaládjának megfelelően a GAP-ok öt fő családra oszthatók: Ras-GAP-ok, RhoGAP-ok, Rab-GAP-ok, Arf-GAP-ok és Ran-GAP-családok. A Ras szupercsalád GAP-jaival ellentétben a GAP-ok egy osztálya, az úgynevezett G-protein-jelátvitel szabályozói (RGS) hat a heterotrimer G-fehérjékre [5, 6]. Miután a GDP-hez kötött konformációba kerültek, a GAP-ok általában meg tudják szakítani a megfelelő downstream jelátviteli kaszkádokat a GTP hidrolizálásával. A GTP hidrolízis reakciója rendkívül lassú, de a GAP-ok több nagyságrenddel felgyorsíthatják a hasítási lépést a hidrolízis sebességének növelése érdekében. A RasGTP hidrolízis során a hagyományos GAP-ok az arginin ujját vagy az aszparagin hüvelykujját a megcélzott GTPáz nukleotidkötő barázdájába helyezik a hidrolízis stimulálására [7, 8], míg az RGS fehérjék közvetlenül kötődnek a G-proteinhez kapcsolt receptor aktív G alegységeihez. (GPCR) a hidrolízis indukálására [6].

Fiziológiailag a sejthalál egy homeosztatikus mechanizmus, amely szabályozza és fenntartja a szövetek és szervek működését és méretét. A véletlen sejthaláltól (ACD) jelentősen eltérően a külső környezeti zavar, a szabályozott sejthalál (RCD) következményei szükségesek olyan élettani vagy patológiás zavarokhoz, amelyek aktiválják az endogén, genetikailag kódolt molekuláris szerkezetű jelátviteli kaszkádokat és mechanizmusokat, amelyekbe genetikailag beavatkozhat. vagy farmakológiai gyógyszert. Az RCD két fő típusba sorolható: apoptotikus és nem apoptotikus. Az apoptózis a programozott sejthalál (PCD) leggyakoribb formája, míg a nem apoptotikus RCD másik fő kategóriája, amely magában foglalja a nekroptózist, autofágiát, mitotikus katasztrófát, piroptózist, ferroptózist, metuózist, proptózist, parthanatosist, lizoszómafüggő sejthalált, entózist és oncosis is egyre nagyobb figyelmet kap [9, 10].

A sejthalál e különböző típusai a halálingereik által okozott morfológiai változások és biokémiai jellemzők alapján különböznek egymástól, de a sejthalál egyes formái nem teljesen függetlenek másoktól, a molekuláris jellemzők bizonyos metszéspontjai, mint például az apoptózis és az autofág sejthalál [11] ]. Függetlenül a normál sejthalál szabályaitól, a rákos sejtek túlélnek, ha nem kellene nagyrészt releváns genetikai mutációk vagy epigenetikai módosítások előállítása révén, amelyek befolyásolják a sejthalál jeleinek átvitelét az RCD megkerülése érdekében.

A GTPáz aktivitásának GAP-ok általi szabályozása jelátviteli változások sorozatát váltja ki, különösen a sejtek növekedésében, proliferációjában és elhalálozásában, és összeállítottuk, mit figyelhetünk meg az RCD és a tumorimmunitás tekintetében, hogy feltárjuk e három kapcsolatát. Ebben az áttekintésben először a GAP-ok molekuláris mechanizmusainak megértését tárgyaljuk a különböző RCD-k esetében, számos egyedi példával illusztrálva (1. táblázat), és végül a fő hangsúlyt a tumorimmunitás GAP-ok általi szabályozására helyezzük. . Ezen ismeretek összegzésével tovább részletezzük ezen folyamatok GAP szabályozásának patofiziológiai vonatkozásait, és rávilágítunk az ígéretes rákterápiás megközelítésekre ezen új eredmények fényében.

Apoptózis

Az apoptózis a PCD egyik formája, és „zsugorodási nekrózisnak” is nevezik [12] a kromatinkondenzáció és a sejtzsugorodás (piknózis) morfológiai jellemzői miatt. Ezenkívül jellemzői közé tartozik a DNS fragmentáció (kariorrhexis), az apoptoszómaképződés és a membrán felhólyagosodása [9]. Két gyakori jelátviteli útvonal indukálja az apoptózist: az egyik az intrinsic útvonal, amely a mitokondriális membránpotenciál és a külső membrán permeabilitásának változásaiból, majd a mitokondriális fehérjék, például a citokróm c felszabadulásának elősegítéséből adódik, ezáltal aktiválja a kaszpáz 3-at és apoptoszómákat képez [13]. ]. Ezt a folyamatot a BCL-2 fehérjék családja szabályozza, elsősorban a proapoptotikus fehérjék (BAX, BAK, BIM, PUMA és BID) és az antiapoptotikus fehérjék (BCL-2, BCL-XL és MCL1). 14]. A másik út az extrinsic apoptózis út, amelyet a halált kiváltó jelátviteli komplex (DISC) és a halálreceptorok (sejtmembránfehérje), például a Fas, a tumor nekrózis faktor (TNF) receptorok és a TNF-hez kapcsolódó apoptózist indukáló ligandum indít el. (TRAIL) receptorok, amelyek végső soron aktiválják a kaszpáz proteáz családot, a sejtapoptózis végrehajtóit, és sejtapoptózist indukálnak [13, 15].

Az apoptóziszavarok szorosan összefüggenek az autoimmun betegségek, a neurodegeneratív betegségek és a daganatok előfordulásával és kialakulásával. Például a rákos sejtek gyakran rendelkeznek azzal a tulajdonsággal, hogy gátolják az apoptózist, hogy biztosítsák a korlátlan proliferációt.

Új tanulmányok kimutatták, hogy a GAP-ok szorosan összefüggenek az apoptotikus progresszióval (2. ábra). Egyes GAP-ok elősegíthetik a tumorsejtek apoptózisát, hogy megvédjék a szervezetet. A p120RasGAP, a G-protein signaling 3 (RGS3) szabályozója, amely az 1-es májrákban (DLC1) törölve, a DOC-2/DAB2 interacting protein (DAB2IP) és a STARD13 tipikus példa, mivel az öt GAP befolyásolhatja az egyensúlyt. antiapoptotikus fehérjék és proapoptotikus fehérjék és/vagy a megfelelő jelátviteli útvonal az apoptózis kiváltására. A p120RasGAP (más néven RASA1), a RAS klasszikus GAP-je, Ras-függő tumorigenitást indukál, ha transzkripciós szabályozását elnyomják. A szorafenib, mint a hepatocelluláris karcinóma (HCC) célzott szere, képes tumorsejtek apoptózisát indukálni. Tanulmányok kimutatták, hogy fontos útja a p120RasGAP szintjét felfelé szabályozza terápiás hatása érdekében azáltal, hogy elősegíti az agyalapi mirigy homeobox 1 (PITX1) foszforilációját, hogy növelje expresszióját és stabilitását [16]. Az azonban, hogy az apoptózis sikeresen indukálható-e, a jelátviteli útvonal aktivitásának mértékétől függ. A kaszpáz-3 enyhébben aktiválódik, ami ellensúlyozza az apoptózist és elősegíti a sejtek túlélését azáltal, hogy a p120RasGAP-ot két fragmensre hasítja; N-terminális fragmense aktiválja a PI3k/Akt útvonalat, és csak a kaszpáz hiperaktivációja segíti elő az apoptotikus sejthalált [17, 18].

HCC-ben az RGS3 expresszióját a HOXD-AS1 onkogén lncRNS befolyásolja, amely csökkenti az RGS3 mRNS szintjét és aktiválja a MEK/ERK jelátviteli útvonalat az apoptózis megelőzésére [19]. A HOXD-AS1 az ARHGAP11A (a RhoGAP) expresszióját is fokozza, és metasztázis indukálásához vezet azáltal, hogy versengő endogén RNS-ként (ceRNS) szolgál, és elnyomja a miR19-et [19]. A HOXD-AS1-hez hasonlóan a STARD13 (DLC2, egy RhoGAP) 3'UTR ceRNS-ként működik, és növeli a Bcl{15}} módosító faktor (BMF) expresszióját azáltal, hogy kompetitív módon kötődik a miR-125b-hez emlőrákban.

Eközben a STARD{0}}'UTR elősegítheti a BMF/Bcl-2 kölcsönhatását a Bax és a citokróm c felszabadítása érdekében, hogy aktiválja az apoptózis belső útját [20]. A DLC1 és a DAB2IP közvetlenül befolyásolja a megfelelő útvonalat és a célfehérjét az apoptózis kiváltása érdekében. Például a DLC1 (egy RhoGAP) deregulálja a TNFAIP3/A20 expresszióját, és fokozza a BCL211/BIM és a kaszpáz expresszióját-3, hogy sejthalált indukáljon az NF-KB jelátvitel inaktiválásával angiosarcomában [21]. A DAB2IP apoptózist elősegítő hatása több jelátviteli útvonalat foglal magában a rákban [22]. A prosztatarákban (PCa) a DAB2IP kettős szerepet játszik az apoptózis befolyásolásában. Először is, a DAB2IP közvetlenül kölcsönhatásba lép a STAT3-mal, és gátolja annak foszforilációját (tirozin 705 és szerin 727) és transzaktivációját, ezáltal megzavarja a pro-apoptotikus gének (Bax) és az antiapoptotikus gének (túlélő, Bcl-2 és Bcl) kiegyensúlyozott expresszióját. -xL) és elősegíti az apoptózist. Másodszor, a DAB2IP aktiválja a belső útvonalakat, beleértve a mitokondriális membránpotenciál megzavarását és a citokróm c, Omi/HtrA2 és Smac felszabadulását, végül aktiválja a kaszpáz kaszkádot [23].

A RACGAP1 az apoptózis gátlásával elősegítheti a rák metasztázisát és kialakulását. A RACGAP1 a Rho családba tartozó kis G fehérjékre hat, serkenti a GTP hidrolízist és szabályozza a CDC42 és RAC1 termelést. A RACGAP1 expresszióját és stabilitását a STAT3 és az epithelialis sejt transzformáló szekvencia 2 (ECT2) befolyásolja. HCC-ben a STAT3, a RACGAP1 transzkripciós faktora képes feljavítani a RACGAP1 expresszióját, majd a RACGAP1 csökkenti a Hippo jelátviteli útvonalat az F-aktin felhalmozódásán keresztül, hogy aktiválja a transzkripciós koaktivátor yes-asssociated proteint (YAP). A YAP segítségével a nukleoporin transzlokált promoter régió (TPR) transzkripciója felfelé szabályozott. A TPR viszont szabályozhatja a RACGAP1 foszforilációját és lokalizációját a központi orsóban. Ennek eredményeként az apoptózis gátolt, míg a tumorsejtek növekedése elősegíti [24]. Az ECT2, a guanin nukleotidcseréjének katalitikus ágense kis GTPázokon [25], kölcsönhatásba lép a RacGAP1-gyel. HCC-ben egyrészt az ECT2 elősegíti a RacGAP1 fehérje stabilitását, másrészt a RacGAP1 elősegíti az ECT2-közvetített RhoA aktivációt és a HCC sejtmetasztázisokat [26]. A bazálisszerű emlőrákban (BLBC) a knockdown RACGAP1 sejtekről kimutatták, hogy a citokinézisben kudarcot vallanak, és apoptózis beindulását okozzák [27].

Természetesen a GAP-ok más, apoptózissal összefüggő betegségekben is jelentős szerepet játszanak, kivéve a rákot. Az idő előtti és nem megfelelő apoptózis növeli a szív- és érrendszeri betegségek előfordulási arányát. A kapilláris malformációs-arteriovenosus malformációs betegek 70 százaléka inaktivált mutációkkal rendelkezik a RASA1 génben. A RASA1 hasított N-terminális fragmensének anti-apoptózist közvetítő funkciója alapján valószínűleg a RASA1 hiánya a nyirokerek (LV) endothel sejtjeinek apoptózisához vezet, ami az LV billentyűk képződésének zavarát váltja ki [28].

Ezenkívül az RGS5 nemcsak a proapoptotikus fehérjék, antiapoptotikus fehérjék és kaszpáz{1}} aktivitását koordinálja, hanem gátolja a JNK1/2 és p38 jelátviteli útvonalakat is, hogy gátolja a szívizomsejtek apoptózisát, ami a szívizom ischaemia-reperfúziójában létezik [29]. ]. A szükségtelen apoptózis neurológiai betegségekkel és optikai neuropátiával is összefügg. A kutatók azt sugallják, hogy az apoptózis szignál-szabályozó kináz 1-kölcsönhatásba lépő fehérje-1 új elnevezésű DAB2IP túlzott expressziója elősegítheti az Alzheimer-kór kialakulását azáltal, hogy közvetíti az agyi endotélsejtek -amiloid által kiváltott apoptózisát, míg a TBC1D17 túlzott expressziója elősegíti a retina sejthalált, ami optikai neuropátiát eredményez [30, 31].

Összefoglalva, a fent említett GAP-ok kölcsönhatásba lépnek a célfehérjével vagy jelátviteli útvonalaikkal, hogy aktiválják vagy gátolják az apoptotikus jelátviteli útvonalakat, és befolyásolják az apoptózist, ezáltal befolyásolva a betegség kialakulását. A tudósok folyamatosan nagy figyelmet fordítottak a daganatok mechanizmusaira és terápiás stratégiáira. Itt bemutatunk néhány GPA-t, amelyek befolyásolják az apoptózist, hogy feltárják a kóros folyamatot és javítsák a daganatok terápiás hatását. Természetesen a GAP-kutatás más patológiás folyamatok speciális mechanizmusait is feltárja, hogy jobban megértsük a tervezést, és segítsen hatékony kezelést kidolgozni speciális célpontok esetén.

Nem apoptotikus RCD

Ez a rész nem csak az autofágia-dependens sejthalálra terjed ki, hogy megmagyarázza a GAP-okkal való összefüggést, hanem a sejthalál új formáit is, mint például a ferroptózist, a piroptózist és más informális típusokat (3. ábra).

Autofágia-függő sejthalál

Fizikai homeosztázisunk és egészségünk megőrzéséhez szükséges az autofágia aktiválása a sejt redundáns és káros összetevőinek eltávolítása érdekében. Az autofágia egy fontos, konzervált és normális sejtfolyamat, amely mindig több lépésből áll: fagoforok indukciója, autofagoszómák és autolizoszómák kialakulása, valamint a luminális tartalom lebontása és recirkulációja. A fő jellemzők a speciális membránstruktúrák, beleértve a fagoforokat, autofagoszómákat és autolizoszómákat. Az autofágiát sejttúlélési mechanizmusnak tekintik, de ha az autofágia túlaktiválódik a sejt kapacitásán túl, az sejthalálhoz vezet, amelyet autofágiafüggő sejthalálnak (ADCD) neveznek. Az ADCD azonosításához megnövekedett autofágiás aktivitás és más formák miatti sejthalál kizárása szükséges, és az autofágia faktorok genetikai és/vagy farmakológiai gátlásával módosítható [32].

Az ADCD koncepciója azonban még mindig erősen ellentmondásos. Egyrészt az autofágia és más RCD-k, például az apoptózis közötti áthallás megléte megnehezíti az ADCD-t független sejthalál folyamatként, csak a releváns molekuláris és morfológiai markerek alapján, másrészt a halálos besorolás küszöbe. és a nem halálos autofágiát nehéz meghatározni [33, 34]. Az autofágia szerepe a daganatokban kétoldalú lehet. Bár az autofágia elvesztése elősegíti a tumor progresszióját egérmodellekben, több bizonyíték bizonyítja, hogy az autofágia elnyomhatja a tumorspecifikus gyulladásos válaszokat, és elősegítheti a tumorsejtek metabolikus aktivitását tápanyag-korlátozott mikrokörnyezetben, elősegítve a tumor növekedését [35, 36]. Kimutatták, hogy egyes rákellenes gyógyszerek, mint például a rezveratrol és az arzén-trioxid, ADCD-t indukálhatnak [37–39], és emellett az ADCD az onkogén Ras-t expresszáló sejtekben más kotranszformált gének hiányában is előfordul [40], A különböző daganatokban betöltött szerepe még feltárásra vár. Ezért itt csak korlátozott bevezetőt adunk a GAP-ok autofágiában betöltött szerepébe.

Az autofagoszómák az autofágia morfológiai markerei, míg az autofágiával (ATG) kapcsolatos fehérjék kulcsfontosságúak az autofagoszóma kialakulásában, és az autofágia molekuláris markerei. A RAB GTPázok szabályozhatják az intracelluláris vezikulák transzportját [41] és kijelölhetik az autofagoszóma érését [42]. Körülbelül 10 RAB fehérje rendelkezik határozott funkcióval az autofágiában [43]. Ezért a RABGAP-ok, köztük a TBC (TRE{5}}BUB2-CDC16) tartományt tartalmazó RABGAP-ok is részt vesznek az autofágiában. A RAB33B az Atg12-Atg5-Atg16L1 komplex fagocitákba toborzásával befolyásolja az autofagoszómák képződését, az Atg16L1 pedig a RAB33B kötőfehérje [44].

Egy tanulmány kimutatta, hogy az OATL1 egy GAP, amely a RAB33B-re hat, és túlzott expressziója késleltetheti az autofagoszómák érését az autofagoszómák és a lizoszómák közötti fúzió szabályozásával [45]. A RalA/B (RAS, mint az A/B), amely a Ras GTPase család tagja, szintén a vezikulák transzportjának kulcsfontosságú szabályozója [46]. Az emlős sejtmodellben a RalB és effektor fehérje Exo84 együttesen indukálják az ULK1-Beclin1-VPS34 összeállítást, amely szükséges az autofagoszóma kialakulásához. A tápanyag-korlátozás nélküli kísérleti körülmények között a RalGAP csökkenése aktiválhatja a RalB-t és az autofágia növekedését idézheti elő [47]. Egy másik, Drosophila-t modellező kísérletben a kutatók azt találták, hogy a Ral GTPáz szabályozza az autofágiát a PCD összefüggésében [48], amely ADCD-nek tekinthető.

A rapamicin (mTOR) mechanikus célpontja a növekedési faktorokat és a tápanyag jeleket integrálja az autofágia gátlására. Az mTORC1, amely egy jelátviteli komplex, amelynek fő komponense az mTOR, elegendő tápanyag jelenlétében elősegíti az ULK1 foszforilációját (unc-51-mint a kináz 1) [49]. Az AKT és AMPK jelátviteli kinázok szabályozása alatt a gumós szklerózis komplex 1/2 (TSC1/2) a Rheb (az agyban dúsított Ras homológ) GAP-jeként működik, gátolja a GTP-hez kötött Rheb képződését, és részt vesz a szabályozásban. a Rheb-mTORC1-ULK1 jelátviteli útvonal az autofágia elősegítésére [49–51]. A Tsc1/2 hiánya felelős a tuberosus sclerosis komplex (TSC) kialakulásáért, egy autoszomális domináns rendellenességért, amely hajlamosítja a betegeket több szervrendszer daganatainak kialakulására [52]. Ezért a hibás autofágia a TSC-ben autofág szubsztrátok, köztük abnormális fehérjék és organellumok felhalmozódásához vezethet a sejtben, elősegítve a daganatképződést. A vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a RalGAP deléciója növeli az mTORC1 aktivitást, ami az autofágia csökkenéséhez vezet.

Mindeközben a hasnyálmirigyrákban a RalGAP az mTORC1 jelátvitel révén elnyomja a tumorsejtek invázióját [53]. Az autofágia növeli a tumorsejtek rezisztenciáját a kemoterápiával és a sugárterápiával szemben. A glioblasztóma (GBM) kezelésére szolgáló temozolomid (TMZ) hajlamos autofágiát indukálni, és rezisztenssé teheti a daganatsejteket a gyógyszerrel szemben. Azt találták, hogy a DAB2IP negatívan szabályozza az ATG9B expresszióját a Wnt/-catenin jelátviteli útvonalon keresztül, ezáltal gátolja a TMZ által kiváltott autofágiát és növeli a GBM-sejtek gyógyszerérzékenységét [54]. Ezenkívül a DAB2IP-ről kimutatták, hogy az autofágiával kapcsolatos sugárzási ellenállás negatív szabályozója PCa-ban. A DAB2IP upstream szabályozójaként a miR{10}} leszabályozza a DAB2IP fehérje szintjét azáltal, hogy megcélozza a DAB2IP 3'-UTR-jét és gátolja annak transzlációját [55]. Ezt követően a downstream mTOR-S6K útvonal aktiválódik, de az autofágia aktivitás fokozódik, ami az Akt negatív visszacsatolásos gátlásának lehet az eredménye [56], ami végső soron fokozza a PCa sejtek sugárzásállóságát [55, 57].

Néhány GAP az autofágia szabályozásával befolyásolja az idegrendszert. A SIPA1L2, a Rap GTPáz aktiváló fehérje szabályozza a neurotranszmitterek felszabadulásának folyamatát, amely a TrkB/Rap1 jelátvitelhez és az amfiszómákhoz kapcsolódik, amelyek a TrkB késői endoszómák és az autofagoszómák fúziós organellumai [58], míg mások, köztük a TBC1D5 és a TBC1D15, motoros neuronbetegséghez kapcsolódnak, és ezek a GAP-ok az autofágia rendellenességek által lebomló folyamatát és a toxikus fehérjék aggregációját okozzák [59–63]. Az SGSM3/RABGAP5 és a TBC1D10A egyaránt inaktiválja a megfelelő GTPázokat az autofágia leállítása érdekében, és hatással van az immunrendszerre, amikor az autofágia kiküszöböli a kórokozókat és károsítja a sejtszervecskéket [64, 65]. A GAP hiánya genetikailag heterogén autoszomális betegségekhez vezethet. Például a TBC1D20 fehérje deléciója növelheti a Warburg Microsyndrome 4 baleseti arányát, amely egy autoszomális rendellenesség, és rendellenes szem-, agy- és nemi funkciókkal rendelkezik [66]. Az autofágia szintén egy belső mechanizmus az anyagcsere fenntartására és a tápanyagok újrahasznosítására éhezés vagy stressz során. A TBC1D5 megköti és megköti az LC3 plusz autofág kompartmenteket, és növeli a glükóz transzporter GLUT1/Slc2a1 expresszióját a plazmamembránon, elősegítve a glükózfelvételt és a glikolitikus fluxust [67].

Összefoglalva, a legtöbb GAP leszabályozza a megfelelő GTPáz aktivitást, hogy közvetlenül szabályozza az autofágiát, hogy befolyásolja fizikai funkcióinkat, de kevés szolgál effektorként az autofágia közvetett szabályozására a cél elérése érdekében. Az autofágia szorosan összefügg a fizikai homeosztázissal és az egészséggel. Jelentős, hogy a GAP-ok befolyásolják az autofágia folyamatát. Sajnos magának az ADCD-nek sok kutatott területe van, és ennek eredményeként kevés tanulmány létezik az ADCD-ről és a GAP-ről. A GAP-ok lehetséges szerepére az ADCD-ben csak az autofágia és a GAP-ok kapcsolatából következtethetünk. Ezért további vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük, hogyan szabályozzák a GAP-ok az ADCD-t fiziológiás és kóros helyzetekben, helyesen értjük a kóros fejlődést, és megtaláljuk a terápiás célokat.

ferroptózis

A ferroptózis egy új oxidatív RCD, amelyben a következményeket a lipid-hidroperoxidoktól való halálos vas-függőség halmozza fel [68]. Tudományos megfigyelése 2003-ban elindítja az elasztin által kiváltott szelektív sejthalál kísérletét, a „ferroptózis” kifejezést pedig 2012-ben találták meg [69]. Ezt követően a tudósok felpörgették a ferroptózis-kutatást. Morfológiájának egyedi jellemzője a mitokondriális változások, amelyek magukban foglalják a kis méretet, a membránsűrűség megváltozását, a mitokondriális crista csökkenését vagy eltűnését, valamint a külső membránok felszakadását [70]. A ferroptózis számos betegséggel jár, beleértve az akut vesekárosodást, a rákot és a szív- és érrendszeri betegségeket. A ferroptosis indukciójának egy része RAS-függő [71]. Ras mutáns rákos sejtekben a RAS-RAF-MEK út blokkolása gátolja az elasztin által kiváltott ferroptózist, amely egy daganatellenes gyógyszer, amely elősegíti a sejthalált [72]. A GAP-ok és a ferroptózis kapcsolatáról azonban viszonylag keveset tudunk.

Számos molekuláris markert és útvonalat írtak le az autofágiára, mint a ferroptózis lehetséges folyamataira [9, 73]. Az autofágiában szerepet játszó GTPázok és GAP-ok a ferroptózis szabályozói is lehetnek. A RAB7A részt vesz a lipidcseppek (LD-k) autofágia által kiváltott degradációjában, és az ezzel járó lipidperoxidáció súlyosbítja a ferroptózist [74]. Ennek megfelelően a TBC1D2, mint a RAB7A negatív szabályozója, RAB7A-függő módon szabályozhatja a ferroptózist [75]. A G3BP1 (Ras-GTPase-activating protein-binding protein 1) részt vesz a Ras jelátviteli útvonal beállításában. Az általa kiváltott sejthalál folyamata a hosszú, nem kódoló P53RRA RNS-hez kapcsolódik, amelyet az LSH és a p53 szabályoz. A folyamat során a P53RRA 1. és 871. nukleotidjai közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a G3BP1 RNS-felismerő motívum interakciós doménjével (aa 177-466), létrehozva a P53RRA-G3BP1 komplexet. A citoplazmában a P53RRA-G3BP1 kölcsönhatás kiszorítja a p53-at a G3BP1 komplexből, ami a p53 újraeloszlásához vezet a citoplazmából a sejtmagba történő p53 transzferen keresztül, ami aktiválja a p53 jelátviteli útvonalat és befolyásolja számos metabolikus gén, például a TIGAR expresszióját. és SLC7A11, végül sejtciklus-leállást okozva, ami apoptózishoz és ferroptózishoz vezet [76].

piroptózis

A piroptózis egyfajta gyulladásos RCD, amely veleszületett immunmechanizmus, amely ellenáll a kórokozók inváziójának és fenntartja a fizikai homeosztázist [77]. A kaszpáz-1/4/5/11 aktiválását egyes gyulladások indukálják, amelyek növelik a gasdermin D hasadási sebességét, és érett gyulladásos citokineket, például interleukin-18 és interleukin-1 választanak ki [78 ]. Jellemzői a DNS-fragmentáció, a sejtduzzanat és a buborékok, amelyek végül felszakítják a plazmamembránt.

A piroptózis és a GAP közötti kapcsolat tükröződik bizonyos mikroorganizmusok által kiváltott sejthalálban. A YopE a Yersinia külső fehérje (Yops) egy típusa, és a Rho GTPáz gazda GAP-jeként működhet a GTP-hez kötött Rho GTPáz nem kovalens módon történő hidrolizálásával Yersiniában. A Yersinia fertőzés és a sejthalál indukciója során a YopE-nek van egy másik munkatársa, a YopT, egy cisztein proteáz, amely kovalensen bontja le a Rho GTPáz C-terminálisát, így a Rho GTPáz disszociációjához és inaktiválásához vezet. Bár a YopE és a YopT alapvetően különbözik a Rho GTPáz inaktiválásától, mindkettő Rhomodifikáló toxin, amely befolyásolja a gazdasejt fiziológiáját és elkerüli az immunválaszokat. Ez a folyamat közvetlenül indukálódik oly módon, hogy defoszforilálja a pirin aktív Ser205 és Ser241 helyeit, és piringyulladást képez, ami végső soron piroptózishoz vezet [79].

Entózis sejthalál

2007-ben a kutatók leírták a nem apoptózisos sejthalál folyamat entózisát, hogy megmagyarázzák a daganatsejtek között megfigyelt sejtevési jelenséget [80, 81]. Amikor az élő sejteket ugyanazon vagy különböző típusú sejtek fogyasztják, „sejt a sejtben” struktúra jön létre, ami az internalizált sejtek (entotikus sejtek) elpusztulását eredményezi. A haldokló entotikus sejtek nem rendelkeznek az apoptózis morfológiai és molekuláris jellemzőivel, de autofágia-függőséget mutatnak, a lizoszóma és a vakuoláris membrán autofágia fehérje-függő fúziója entózist indukál [82, 83].

A sejtadhézió és a citoszkeletális átrendeződés kulcsfontosságú folyamatok az entózisban, és nem határozhatók meg az epithelialis cadherin és a Rho-ROCK jelátvitelben [80]. A p190A RhoGAP sejt-sejt csomópontokban való felvétele gátolja a Rho útvonal aktivitását, ami a miozin könnyű lánc foszforilációjának csökkenéséhez vezet, ami csökkenti az aktomiozin összehúzódását és elnyomja a kalmodulin szintet. A p190A RhoGAP polarizált eloszlása ​​miatt az aktin kontrakciója a sejtadhézió disztális végén lényegesen nagyobb, mint a sejtadhéziós helyen [84]. Ezenkívül a Rho-t a RhoGEF aktiválja a sejtadhézió disztális végén [85]. Ezért a RhoGAP és a RhoGEF külön-külön hat a Rho-ra, de szinergikusan hat a ketózis kiváltására.

Mitotikus katasztrófa

A mitotikus katasztrófa (MC) a kóros mitotikus sejthalál egyik fajtája, amely egyben hatékony rákellenes mechanizmus és terápia is [86]. Morfológiai jellemzői egyedi nukleáris elváltozások, amelyek általában többmagvú és/vagy mikronukleációt mutatnak [87]. Pontosabban, az MC nem az RCD egyik típusa, mivel az MC az autofágiához hasonlóan nem feltétlenül okoz sejthalált, ezért a Sejthalál 2018-as Nomenklatúra Bizottsága a mitotikus halál kifejezés használatát javasolja ennek a haláltípusnak a megnevezéseként [10]. ]. Ezenkívül a vizsgálatok kimutatták, hogy a legtöbb MC sejt végső sorsa a belső apoptózis [10, 88], a kettő közötti különbségekkel és összefüggésekkel.

A fa típusú GAP-ok az aberráns mitózishoz kapcsolódnak: RasGAP NF1, p190RhoGAP és RanGAP. Az NF1 mutációi aktiválhatják a RAS-hoz kapcsolódó downstream jelátviteli útvonalakat. Ebben az esetben más jelátviteli utak, például a PKC-vel kapcsolatos utak koordinációja szükséges a RAS túlaktivációjának sejtzavarának szabályozásához, és szükséges a sejtek túlélésének biztosításához. Nf1-hiányos körülmények között az endogén protein kináz C (PKC) elnyomása valószínűleg együttműködik az Akt (az aberráns Ras egyik downstream effektora) útvonalával, hogy aktiválja a Chk1-et, meghosszabbítva a mitotikus leállást, és ezt követően apoptózist okoz MC-n keresztül. [89]. A T-sejt malignitás 1-ben (MCT-1) több kópia túlzott expressziója szembesül a PTEN gén bemutatásával, és negatívan befolyásolja fehérjéinek stabilitását és funkcionális aktivitását, aktiválva a foszfoinozitid 3 kináz/AKT jelátvitelt. Ezenkívül az MCT-1 csökkentette a p190RhoGAP-ot, és felerősítette a p190B expresszióját, amely megköti az Src-t, kölcsönhatásba lép az MCT-vel-1, és aktiválja az Src/p190B jelátvitelt. Végül az MCT-1 fokozott megjelenése és a gátolt PTEN szinergikusan növeli az Src/p190B útvonalat, ami a RhoA aktivitás csökkenését okozza és növeli az MC előfordulási arányát [90].

A fenti GAP-ok leírásával ellentétben, azon túl, hogy a RanGAP1 kinetochore és orsó lokalizációját befolyásolja az importin 1, amely a fő interfázisú magok vektorában és a mitotikus progresszióban szerepet játszó regulátor, a RanGAP1 szumoiláció az importinnel is összefügg. 1 és pozitív korrelációt mutat. A mechanizmus a legvalószínűbb, hogy a RanBP2 közvetlenül kölcsönhatásba lép az importin 1 N-terminálisával, megköti az endogén RanBP2-t, csökkenti azt és az importin 1-et, és mindkettőt diffundálja, ami rendellenes orsóképződéshez és kromoszóma-illesztéshez vezet, ami végső soron sejthalált [91]. . Összefoglalva, a megfelelő GTPáz fehérje aktivitásának GAP-ok általi abnormális szabályozása megzavarhatja a normál jelkaszkádot, és végül növelheti az MC balesetek arányát.

Mód

A metuózis az RCD egy egyedülálló formája, amelynek különlegessége a vakuolizáció, a vezikulák felhalmozódása (egy membránból és makropinoszómákból, ami megkülönbözteti az autofagoszómák kettős membránjának szerkezetét), és végül a plazmamembrán ruptura [92]. A metuózis szorosan összefügg a Ras jelátviteli útvonallal (folyamatos aktiváció), amelyet a GBM és a gyomorrák jellemez [93].

A GIT1 GAP-ként szolgál az Arf6 inaktiválására a GTP hidrolizálásával a módszerek befolyásolása érdekében. Ebben a folyamatban a hiperaktív H-Ras aktiválja a Rac1 GEF-et, növelve a Rac1-GTP mennyiségét. A Rac1 aktiválásával megerősített mikropinocitózis és a klatrin-független endocitózis (CIE) a késői endoszómák (Rab7 és LAMP1) néhány jellemzőjét kapja. Eközben van egy visszacsatolási mechanizmus, amelyben a hiperaktív Rac1 lehetővé teszi, hogy a Rac{10}}GTP közvetlenül kölcsönhatásba lépjen a GIT1-gyel, csökkentve az Arf6 aktivitását, rontva a CIE-k újrahasznosítását, és nem olvad össze a lizoszómákkal. Végül ezek a következmények a CIE felhalmozódásához vezetnek, és a késői endoszómális vezikulák összeolvadnak, így nagyobb, folyadékkal teli citoplazmatikus vakuolákat hoznak létre, amelyek végül felszakítják a plazmamembránt és sejthalált okoznak [94, 95]. A fenti eredmény azonban ellentmond Shliom és munkatársai azon finanszírozásnak, amely szerint az Arf6 (Q67 L) aktivitás elősegíti a vakuólumok képződését a H-Ras-t (G12V) expresszáló sejtekben [96]. A jelenség legmegfelelőbb magyarázata az, hogy befolyásolják a keletkező vakuolákat

A GAP-ok szabályozzák a tumor immunitását

Az RCD és az immunitás szorosan összefügg

Kezdetben az RCD-t immuntolerogén eseménynek tartották, különösen az apoptózist [97]. A későbbi bizonyítékok és az immunogén sejthalál (ICD) koncepciójának bevezetése azonban fokozatosan megalapozta az immunaktivitás szerepét az RCD-ben. Az ICD nem független halálozási mód, és az RCD olyan típusára utal, amely adaptív immunitást mutat, amelyet a citotoxikus T-limfociták (CTL-ek) aktiválása vált ki a stressz által kiváltott sejthalálra [97, 98]. Az ICD kialakulása egy összetett folyamat, amelyben a központi tolerancia által nem fedett antigének jelenléte az elhalt sejtekben, valamint a károsodással összefüggő molekuláris mintázatok (DAMP-ok) feltárása és felszabadulása kulcsfontosságú összetevők, amelyeket antigenitásnak, illetve adjuvánsságnak neveznek [98 ]. A DAMP-ok elősegítik az antigénprezentáló sejtek (APC) toborzását és érését, ami CTL-függő immunválaszt vált ki [99]. Egyes hagyományos kemoterápiás szerek, onkolitikus vírusok, célzott rákellenes szerek, specifikus sugárkezelési módok és más tényezők indukálhatják az ICD-t [100, 101].

E megállapítás alapján 2013-ban a kutatók azt javasolták, hogy az ICD-induktorok más immunmodulátorokkal való kombinációja hatékony daganatellenes hatásokhoz vezethet [99], és a későbbi vizsgálatok megerősítették, hogy a klasszikusan gátolt immunellenőrzési pontokat célzó monoklonális antitestek, például a citotoxikus T-limfocitákhoz kapcsolódnak. a 4-es antigén (CTLA{5}}), a programozott sejthalál-1 (PD-1) és a hozzá tartozó ligandum, a PD-L1, jó együttműködők az ICD-ben [102–104]. A közelmúltban a rák immunterápiája nanotechnológiával kombinálva az ICD kiváltására szintén új távlatokat mutatott [105, 106]. Természetesen más RCD-k nem jelentik a sejt végét, hanem egy immunválasz vagy akár egy ICD kezdete is lehet [107]. Ezenkívül ezek az RCD-k a tumorellenes immunitásban is szerepet játszanak [108, 109]. Például a T-sejtek és a ferroptózis közvetítik egymást a daganatokban. Az immunterápia által aktivált CD8 plusz T sejtek fokozták a lipidperoxidációt a tumorsejtekben, ami viszont hozzájárult a fokozott ferroptózissal járó immunterápia daganatellenes hatékonyságához [110]. Ez a bizonyíték elegendő annak bizonyítására, hogy az RCD elválaszthatatlanul kapcsolódik az immunaktivitáshoz és az immunterápiához.

A GAP-ok hozzájárulnak az immunrendszer mikrokörnyezetéhez

Több immunsejt kialakulását és alapműködését a GAP-ok befolyásolják (4A. ábra). A T-sejtek a daganatellenes immunitás alappillérei. Az éretlen kettős pozitív (DP) timociták a pozitív szelekció után részben CD4 plusz vagy CD8 plusz egyszeres pozitív (SP) T-sejtekké differenciálódnak, míg a többi DP T-sejt apoptózison megy keresztül. Jól tanulmányozták azt a mechanizmust, amellyel a Ras-MAPK útvonal szabályozza ezt a folyamatot [111, 112].
A RASA1-hiányos csecsemőmirigyben a DP sejtek fokozott érzékenységet mutatnak az apoptózisra, de a megnövekedett CD4 SP/DP arány arra utal, hogy a RASA1 deléció elősegíti a pozitív szelekciót, és összefüggésbe hozható a Ras-MAPK jelátviteli útvonal aktivációjával [113]. Ezenkívül, tekintettel a DAB2IP proapoptotikus hatására, a CCR4-NOT komplex leszabályozza a DAB2IP-t, hogy részt vegyen a timociták pozitív szelekciójában [114]. Érdekes módon egy másik tanulmány kimutatta, hogy az NF1 elősegíti a timociták pozitív szelekcióját nőstény HY TCR Tg egerekben, de a mechanizmus nem tisztázott [115]. A T-sejt szabályozás másik példája, hogy az ARHGAP19 koordinálja a T-limfociták osztódásához szükséges citoszkeletális átalakulást, és szabályozza a kromoszóma szegregációt a RhoA szabályozásával [116]. Az ARHGAP45 szabályozhatja az RHO-t a naiv T-sejtek citoszkeletonjában bekövetkező változások megszervezése, a deformáció és a nyirokcsomókba (LN-ek) történő migráció fokozása érdekében, valamint elősegítheti a T-sejt őssejtek csecsemőmirigy-oltását [117].

Ezenkívül a Rab35 és GAP EPI64C (TBC1D10C) szükséges az immunológiai szinapszisok (IS) kialakulásához, amelyek a T-sejt-APC kölcsönhatás részét képezik [118]. A makrofágok kulcsszerepet játszanak az immunválasz után az elhalt sejtek elnyelésével. Korábbi tanulmányok a Rho GTPáz Rac1 és Cdc42 tagokat olyan molekuláris kapcsolókként jellemezték, amelyek az aktin citoszkeleton szövetét szabályozzák az Fc receptor által közvetített fagocitózis szabályozása érdekében [119, 120]. Az Sh3BP1, ArhGAP12 és ArhGAP25 időben és térben együttműködve inaktiválta a Rac-et és a Cdc42-t, így véget vetett a makrofágok fagocitózisának nagy részecskékké, például apoptotikus sejtekké [121]. A makrofágok polarizációja, mozgékonysága és sejtterjedési tulajdonságai a p190RhoGAP transzlokáció RASA{17}}közvetített szabályozásával függnek össze [122]. Kimutatták, hogy egy másik RhoGAP miozin Myo9b deléció makrofágokban megváltozott sejtmorfológiát és csökkent migrációs kapacitást eredményezett [123]. A RhoGAP család szerepe a neutrofilekben kiterjedtebb, elsősorban a neutrofil alakváltozásokat, adhéziót, kemotaxist és fagocitózist foglalja magában, amint azt Csépányi-Kömi Roland et al. [124].

A tumor mikrokörnyezetének bevonásával a daganatsejtek kikerülhetik az immunrendszer felügyeletét, és így túlélhetik az immuntámadásokat a fejlődési folyamat során. A neurofibromint kódoló NF1 jó példa a GAP-ok szerepének szemléltetésére a tumorimmun mikrokörnyezetben (4B. ábra). A neurofibromin egy GTPáz-aktiváló fehérje, amely leszabályozza a RAS aktivitását, és így az NF1 mutációi aktiválhatják a RAS-hoz kapcsolódó downstream jelátviteli útvonalakat. Az 1-es típusú neurofibromatózis (NF1) az idegrendszer genetikai rendellenessége, amelyet a GAP-ok neurofibromin fehérje aktivitásának elvesztése okoz [125]. Az immunsejtek, például a beszűrődő gyulladásos hízósejtek az NF1 összetevői, és az NF1 gén mutációi az immunsejtekben szintén nélkülözhetetlenek ehhez a betegséghez [126]. A kutatók az NF1fox/−; Krox20- Cre egerek NF1−/− Schwann sejtekkel és NF1 plusz/− hízósejtekkel, és azt találták, hogy a Schwann-sejt-proliferációt, valamint a masszív hízósejt-infiltrációt mutató egerek plexiform neurofibromákat fejlesztettek ki a kontrollegerekhez képest. Ez a megállapítás azt a tényt bizonyítja, hogy az NF1 hízósejtek haploinsufficienciája olyan NF1 plusz/− immun mikrokörnyezetet hoz létre, amely kedvez a daganatoknak [127].

Ezenkívül az NF1−/− Schwann sejtek fokozzák az Nf1 haploinsufficienciás hízósejt-migrációt az őssejtfaktor (SCF) által, és a degranulációt a PIK-3 útvonal c-kit által közvetített aktiválásával [128–130]. A normál emberekhez képest az NF1-es betegek hajlamosak a központi idegrendszer daganatainak kialakulására. Alacsony fokú gliomában (LGG) a kutatók felfedeztek egy kulcsfontosságú neuroimmun tengelyt, amely arra utal, hogy az NF1 mutáns neuronok midkine-t termelnek, hogy a T-sejteket aktiválják a mikroglia CCL5 termelésére, amely faktor elősegíti az LGG növekedését [131]. Hasonló eredményeket találtak a GBM-ben.

Egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy az Nf1 és Pten kódolásával és az EGFRVIII túlzott expressziójával rendelkező tumormodellek elkerülhetik az immuntisztulást és az immunszuppresszív mikrokörnyezet magas fokát, és az Nf1 elvesztése volt a kulcsfontosságú esemény [132]. Érdekes módon, bár az NF1 allélok tökéletlen mutációja a daganatok mozgatórugója, egyes kutatók ellentmondást mutatnak be abban, hogy az NF1 hiánya a T-sejtekben megnövelheti a T-sejtek aktivitását, hogy fokozza a daganat fizikai immunmonitoring mechanizmusát és gátolja a rosszindulatú migrációt. Ezzel a megállapítással összhangban az NF1-betegek klinikai jelensége, amelyekben az NF1-hez kapcsolódó legtöbb daganat nem rosszindulatú, átalakítja az NF1 génmutációk felismerését [133].

Ezenkívül a vizsgálatok kimutatták, hogy a Ras fehérje aktivátorszerű 1 fehérje (Rasal1) negatívan szabályozza a P21Ras-ERK útvonalat a T-sejtekben, ezáltal gátolja a T-sejtek aktiválódását, csökkentve a T-sejtek daganatellenes immunitását, míg a RASAL1 leütését kimutatták. a T-sejtek daganatellenes aktivitásának fokozására B16 melanomában és EL{7}} limfómában [134]. A G-fehérjék GAP-jaként az RGS család számos módon részt vesz az immunaktivitás szabályozásában, és célzott immunterápiára is alkalmas [135]. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy az RGS1 gátolja a T1 sejtek és CTL-ek transzportját a daganatokba, megkönnyítve a „hidegtumorok” kialakulását emlőrákban és rontva a daganatellenes immunitást [136]. Mindeközben egérkísérletek kimutatták, hogy a tumorspecifikus CTL-ek átvitele RGS1 knockdown mellett PD-L1-gyel kombinálva ígéretes immunterápiás stratégia lehet emlőrák kezelésére [136].

Következtetések és perspektívák

A betegségek – különösen a rák – GAP-jeinek kutatása az elmúlt években megnövekedett. Néhány GAP befolyásoló tényező lehet a rákos sejtek proliferációjában, migrációjában, a gyógyszerrezisztenciában és a rosszindulatú átalakulásban, és akár új terápiás célpontok és prognosztikai markerek is lehetnek a rák számára. Az RCD-vel kapcsolatos jelátviteli útvonalakat a GAP-ok hangolhatják a folyamat során. A legtipikusabb példa a RAS-hoz kapcsolódó útvonalak RASGAP-ok általi gátlása a rákos sejtekben az apoptotikus folyamat szabályozására. A tumorimmunitás GAP-ok általi szabályozására vonatkozó vizsgálatok korlátozottak. Itt összefoglalva a GAP-ok széleskörű szerepét az RCD szabályozásában, feltételezzük, hogy lehetséges, hogy a GAP-ok jelen vannak az RCD-vel kapcsolatos immunaktivitásban, vagy pontosabban az ICD által kiváltott daganatellenes immunválaszokban. Ezenkívül az immunsejtekben expresszált GAP-ok elengedhetetlenek az immunsejtek élettani funkcióinak fenntartásához, és az immunsejtek szabályozásával részt vesznek az immunelkerülésben és a daganatellenes immunitásban.

Az onkogén RAS fehérjék egyik aktiválási jellemzője az, hogy képesek gátolni a rákos sejtek apoptózisát a korlátlan proliferáció elérése érdekében. Az onkogén RAS-nak lehetnek olyan mutációi, amelyek ellenállnak a RASGAP-ok által kiváltott hidrolitikus gátlásnak.

Bár régóta javasolták olyan kis molekulájú gyógyszerek keresését, amelyek a GAP-ekkel egyenértékűek lehetnek a RAS-GTP hidrolízisének elősegítésére, de nem történt optimista előrelépés. Kimutatták, hogy a szemaforin 4D a GAP-aktív Plexin-B1 receptorra hat, hogy inaktiválja az R-Ras-t, és ezáltal szabályozza az integrin aktivációt és a sejtmigrációt [137]. További példák léteznek az egyes GAP tevékenységek szabályozására. Például a szintetikus protein taszító guidance molekula A (RGMA) receptor neogenin felszabályozza a p120GAP aktivitást, ami a Ras és annak downstream effektora, Akt gátlásához vezet [138]. A RASGAP-ok működésének gátlása rákban is előfordulhat. A tipikusan társuló NF1-betegség terápiás módjai azonban még mindig nagyon nehézkesek, és a jelenlegi stratégiák többnyire a RAS/MEK útvonal gátlását foglalják magukban [139]. Összefoglalva, bár a GAP-ok alapvető funkciói jól ismertek, további vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük, hogyan szabályozzák a GAP-k a biológiai folyamatokat, helyesen megértsük a patológiás fejlődést és azonosítsuk a terápiás célpontokat.

Rövidítések

GAP: GTPáz-aktiváló fehérje; RCD: szabályozott sejthalál; GEF-ek: guanin nukleotidcsere faktorok; GDI-k: guanin nukleotid disszociáció gátlók; RGS-ek: A G fehérje jelátvitel szabályozói; GPCR: G-protein-kapcsolt receptor; ACD: Véletlen sejthalál; PCD: Programozott sejthalál; DISC: Halált indukáló jelzőkomplexum; TNF: Tumor nekrózis faktor; TRAIL: TNF-hez kapcsolódó apoptózist indukáló ligandum; RGS3: G-protein jelátvitel szabályozója 3; DLC1: ​​Törölve a májrákban 1; DAB2IP: DOC-2/DAB2 kölcsönhatásba lépő fehérje; PITX1: Az agyalapi mirigy homeobox 1 foszforilációja; HCC: hepatocelluláris karcinóma; ceRNS: versengő endogén RNS; PCa: Prosztatarák; ECT2: 2. epiteliális sejt transzformáló szekvencia; YAP: Igen-asszociált fehérje; TPR: transzlokált promoter régió; BLBC: bazális emlőrák; LV: Nyirokér; ADCD: Autofágia-függő sejthalál; mTOR: a rapamicin mechanikus célpontja; TMZ: temozolomid; GBM: glioblasztóma; G3BP1: Ras-GTPáz aktiváló fehérjekötő fehérje 1; Yops: Yersinia külső fehérjék; MC: Mitotikus katasztrófa; MCT-1: Több kópia T-sejtes rosszindulatú daganatban 1; ICD: Immunogén sejthalál; CTL-ek: citotoxikus T-limfociták; DAMP-ok: Károsodáshoz kapcsolódó molekuláris minták; APC-k: antigénprezentáló sejtek; DP: Dupla pozitív; NF1: 1-es típusú neurofbromatosis; SCF: Őssejt-faktor; LGG: Alacsony fokú glioma; Rasal1: Ras fehérje aktivátor-szerű 1 fehérje.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Yongguang Tao professzornak és Dr. Li Xie-nek, valamint Wenbing Liunak az ábrák és a kézirat ellenőrzését.

A szerzők hozzászólásai

YJ és LC hozzájárultak a felülvizsgálat koncepciójához és megtervezéséhez. HH és SW írta a kéziratot. JH és HH elkészítette az ábrákat és a táblázatot. SJ, LL és YL összegyűjtötte a referenciákat és részt vett a vitában. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a végső kéziratot

Finanszírozás

Ezt a munkát a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (81802785 [YJ], 82100490 [LC]), a kínai Hunan Tartományi Természettudományi Alapítvány (2020JJ5382 [YJ], 2020JJ5381 [LC]), a Hunan Tartományi Egészségügyi Tudományos Kutatási Projekt támogatta. Bizottság (20200763 [WL]) és a Changsha Science and Technology Bureau alapkutatási projektje (kq2004127 [LX]).

Az adatok és anyagok elérhetősége

Nem alkalmazható.

Nyilatkozatok

Etikai jóváhagyás és hozzájárulás a részvételhez

Nem alkalmazható.

Hozzájárulás a közzétételhez

Nem alkalmazható.

Versengő érdekek

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek egymással versengő érdekeik.

A szerző adatai

1 The Key Laboratory of Model Animal and Stem Cell Biology in Hunan tartomány, Hunan Normal University, Changsha 410013, Hunan, Kínai Népköztársaság. 2 School of Medicine, Hunan Normal University, Changsha 410013, Hunan, Kínai Népköztársaság. 3 Fej- és Nyaksebészeti Osztály, a Xiangya School of Medicine kapcsolt Rákkutató Kórháza, Central South University, Changsha 410013, Hunan, Kínai Népköztársaság. 4 Carcinogenesis and Cancer Invasion Key Laboratory, Oktatási Minisztérium, Patológiai Osztály, Xiangya Hospital, School of Basic Medicine, Central South University, Changsha 410078, Hunan, Kínai Népköztársaság.

Hivatkozások

1. Wennerberg K, Rossman KL, Der CJ. A Ras szupercsalád egy pillantásra. J Cell Sci. 2005;118(Pt 5):843–6.

2. Takai Y, Sasaki T, Matozaki T. Small GTP-binding proteins. Physiol Rev. 2001;81(1):153–208.

3. Bos JL, Rehmann H, Wittinghofer A. GEF-ek és GAP-ok: kritikus elemek a kis G-fehérjék szabályozásában. Sejt. 2007;129(5):865–77.4. Cherfls J, Zeghouf M. A kis GTPázok szabályozása GEF-ek, GAP-ok és GDI-k által. Physiol Rev. 2013;93(1):269–309.

5. Ligeti E, Welti S, Schefzek K. Fiziológiai válaszok gátlása és leállítása GTPase activating proteins által. Physiol Rev. 2012;92(1):237–72.

6. Ross EM, Wilkie TM. GTPáz-aktiváló fehérjék heterotrimer G fehérjékhez: G protein signaling (RGS) és RGS-szerű fehérjék szabályozói. Annu Rev Biochem. 2000;69:795–827.

7. Schefzek K, Ahmadian MR, Kabsch W, Wiesmuller L, Lautwein A, Schmitz F, Wittinghofer A. A Ras-RasGAP komplex: a GTPase aktiváció szerkezeti alapja és az onkogén Ras mutánsok elvesztése. Tudomány. 1997;277(5324):333–8.

8. Schefzek K, Shivalingaiah G. Ras-specifikus GTPase-aktiváló fehérjék szerkezetei, mechanizmusai és kölcsönhatásai. Cold Spring Harb Perspect Med. 2019;9(3):a031500.

9. Tang D, Kang R, Berghe TV, Vandenabeele P, Kroemer G. A szabályozott sejthalál molekuláris gépezete. 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 és mások. A sejthalál molekuláris mechanizmusai: a Sejthalál Nómenklatúra Bizottságának ajánlásai 2018. A sejthalál különbsége. 2018;25(3):486–541.

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

12. Kerr JF. Zsugorodási nekrózis: a sejthalál különálló módja. J Pathol. 1971;105(1):13–20.

13. Carneiro BA, El-Deiry WS. Az apoptózis megcélzása a rákterápiában. Nat Rev Clin Oncol. 2020;17:395–417.

14. Czabotar PE, Lessene G, Strasser A, Adams JM. Az apoptózis szabályozása a BCL-2 fehérjecsalád által: következmények a fiziológiára és a terápiára. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014;15(1):49–63.

15. Seyrek K, Ivanisenko NV, Richter M, Hillert LK, Konig C, Lavrik IN. A sejthalál szabályozása a DED fehérjék poszttranszlációs módosításaival. 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. A protein tirozin-foszfatáz 1B defoszforilálja a PITX1-et és szabályozza a p120RasGAP-ot hepatocelluláris karcinómában. Hepatológia. 2016;63(5):1528–43.

17. Vanli G, Sempoux C, Widmann C. A kaszpáz-3/p120 RasGAP stressz-érzékelő modul csökkenti a májrák előfordulását, de nem befolyásolja az általános túlélést gamma-besugárzott és karcinogénnel kezelt egerekben. Mol Carcinog. 2017;56(6):1680–4.

18. Yang JY, Michod D, Walicki J, Murphy BM, Kasibhatla S, Martin SJ, Widmann C. A RasGAP részleges hasítása kaszpázokkal szükséges a sejt túléléséhez enyhe stressz körülmények között. Mol Cell Biol. 2004;24(23):10425–36.

19. Lu S, Zhou J, Sun Y, Li N, Miao M, Jiao B, Chen H. A nem kódoló RNS HOXD-AS1 a metasztázis és apoptózis fenotípus kritikus szabályozója humán hepatocelluláris karcinómában. Mol Rák. 2017;16(1):125.

20. Guo X, Xiang C, Zhang Z, Zhang F, Xi T, Zheng L. A Bax BMF általi kiszorítása a STARD13 3'UTR által kiváltott mellráksejtek apoptózisát közvetíti miRNS-függő módon. Mol Pharm. 2018;15(1):63–71.

21. Sánchez-Martín D, Otsuka A, Kabashima K, Ha T, Wang D, Qian X, Lowy DR, Tosato G. Effects of DLC1 deficiency on endothelial cell contact growth inhibition and angiosarcoma progression. J Natl Cancer Inst. 2018;110(4):390–9.

22. Bellazzo A, Di Minin G, Collavin L. Egyet blokkolj, szabadíts fel százat. A DAB2IP inaktiválásának mechanizmusai rákban. Sejthalál különbség. 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. DAB2IP elvesztése a prosztatarák rezisztenciája az androgén deprivációs terápiával szemben a STAT3 aktiválása és az apoptózis gátlása révén. 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. A Rac GTPáz aktiváló fehérje 1 túlzott expressziója hozzájárul a rákos sejtek proliferációjához azáltal, hogy csökkenti a víziló jelátvitelét a citokinézis elősegítése érdekében. Gasztroenterológia. 2018;155(4):1233–49.

25. Tatsumoto T, Xie X, Blumenthal R, Okamoto I, Miki T. A humán ECT2 a Rho GTPázok cserefaktora, G2/M fázisban foszforilálódik, és részt vesz a citokinézisben. J Cell Biol. 1999;147(5):921–8.

26. Chen J, Xia H, Zhang X, Karthik S, Pratap SV, Ooi LL, Hong W, Hui KM. Az ECT2 szabályozza a Rho/ERK jelátviteli tengelyt, hogy elősegítse a humán hepatocelluláris karcinóma korai kiújulását. 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. A Rho GTPáz transzkriptom elemzése feltárja az rho GTPáz aktiváló fehérjék onkogén szerepét a bazálisszerű emlőrákokban. Cancer Res. 2016;76(13):3826–37.

28. Lapinski PE, Lubeck BA, Chen D, Doosti A, Zawieja SD, Davis MJ, King PD. A RASA1 szabályozza a nyirokerek szelepeinek működését egerekben. 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. A G-protein signaling 5 szabályozója védi a szívizomsejteket az apoptózissal szemben az egerekben végzett in vitro szív ischaemia-reperfúzió során azáltal, hogy gátolja mind a JNK1/2, mind a P38 jelátviteli útvonalakat. Biochem Biophys Res Commun. 2016;473(2):551–7.

30. Wang H, Fan L, Wang H, Ma X, Du Z. Az amiloid béta szabályozza az AIP1 expresszióját és működését. J Mol Neurosci. 2015;55(1):227–32.

31. Sirohi K, Swarup G. Az optineurin glaukómával összefüggő mutációi által okozott autofágia defektusai. Exp Eye Res. 2016;144:54–63.

32. Shen HM, Codogno P. Autofág sejthalál: Loch Ness-i szörny vagy veszélyeztetett faj? Autofágia. 2011;7(5):457–65.

33. Kriel J, Loos B. A jó, a rossz és az autofagoszóma: az autofágia-függő sejthalál megválaszolatlan kérdéseinek feltárása. Sejthalál különbség. 2019;26(4):640–52. 34. Lindqvist LM, Simon AK, Baehrecke EH. Aktuális kérdések és lehetséges viták az autofágiában. Cell Death Discov. 2015;1:1–7.

35. Amaravadi R, Kimmelman AC, White E. Recent insights to the function of autophagia in cancer. Genes Dev. 2016;30(17):1913–30.

36. Kimmelman AC, White E. Autofágia és tumor metabolizmus. Cell Metab. 2017;25(5):1037–43.

37. Kanzawa T, Kondo Y, Ito H, Kondo S, Germano I. Induction of autophagic cell death in malignus glioma cells by arsenic trioxide. 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. A Signalome-wide RNAi screen azonosítja a GBA1-et az autofág sejthalál pozitív mediátoraként. Sejthalál különbség. 2017;24(7):1288–302.

39. Zein L, Fulda S, Kogel D, van Wijk SJL. A gyógyszer által kiváltott autofágia-dependens sejthalál organellum-specifikus mechanizmusai. Matrix Biol. 2021;100–101:54–64.

40. Elgendy M, Sheridan C, Brumatti G, Martin SJ. A Noxa és a Beclin-1 onkogén Ras által kiváltott expressziója elősegíti az autofág sejthalált, és korlátozza a klonogén túlélést. Mol Cell. 2011;42(1):23–35.

41. Stenmark H. Rab GTPázok, mint a hólyagforgalom koordinátorai. Nat Rev Mol 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. Autofágia. 2014;10(7):1154–66.

44. Pantoom S, Konstantinidis G, Voss S, Han H, Hofnagel O, Li Z, Wu YW. A RAB33B egy nem kanonikus RAB-kötő fehérjén keresztül toborozza az ATG16L1 komplexet a fagoforba. Autofágia. 2020. https://doi.org/10.1080/ 15548627.2020.1822629.

45. Itoh T, Kanno E, Uemura T, Waguri S, Fukuda M. Az OATL1, egy új autofagoszóma-rezidens Rab33B-GAP, szabályozza az autofagoszómális érést. J Cell Biol. 2011;192(5):839–53.

46. ​​Moskalenko S, Henry DO, Rosse C, Mirey G, Camonis JH, White MA. Az exociszta egy Ral efector komplex. Nat Cell Biol. 2002;4(1):66–72.

For more information:1950477648nn@gmail.com