Front Cell Dev Biol|Di Guglielmo GM团队指出TGFβ信号依赖ULK1激活自噬

2022年8月4日 0条评论 314次阅读 0人点赞

最新细胞功能及机制文献分享

自噬是由溶酶体和酸性晚期内体促进的分解代谢过程，其可降解大分子和细胞器以补充核酸、蛋白质、碳水化合物和脂质。几乎所有的细胞都会通过增加自噬通量，以消除由于细胞应激导致的受损细胞物质流入，从而保证存活，同时细胞也具有抑制自噬通量的机制，这是因为过度降解可能会引发细胞死亡。自噬对细胞稳态和存活十分重要，但自噬的保护功能在肿瘤发生中起着“双刃剑”的作用。在过去的十年中，一些报告表明TGFβ可激活自噬。有趣的是，与自噬一样，TGFβ信号传导会阻碍正常细胞中肿瘤的形成，但会促进肿瘤细胞的转移潜能。特别是，在几种肿瘤微环境中上调的TGFβ配体可诱导血管生成、EMT和损害免疫细胞监视，但是，目前为止，TGFβ调节癌症自噬的机制尚未完全清楚。

2021年10月25日，加拿大安大略省伦敦西部大学舒立克医学和牙科学院生理学和药理学系Di Guglielmo GM团队在Frontiers in Cell and Developmental Biology上发表了题为“Canonical and Non-canonical TGFβ Signaling Activate Autophagy in an ULK1-Dependent Manner”的研究论文。在本研究中，团队通过构建GFP-LC3-RFP-LC3ΔG的非小细胞肺癌（NSCLC）稳转细胞株，评估了TGFβ信号通路的特定成分对自噬的作用，即TGFβ1通过介导Smad4和TAK1-TRAF6-P38 MAPK通路调节自噬以影响AMPK依赖性ULK1 S555磷酸化，确定TGFβ信号通路负责激活NSCLC细胞系中的自噬，突出癌症治疗的分子靶点。

团队前期研究发现了NSCLC细胞中TGFβ1依赖性自噬的几个方面，并观察到TGFβ1增加了ULK1、ATG9A、ATG16L1和LC3基因表达，但仅增加了LC3B-II和ULK1的蛋白表达水平，以及观察到LC3B-II蛋白在检测自噬方面受到了限制，提出应使用研究自噬通量的方法来测量TGFβ1依赖性自噬，提出大部分由TGFβ1引发的自噬降解是由典型巨自噬介导的。

在此项研究中，团队使用药理学抑制剂和siRNA靶向特定的TGFβ1信号通路，在两个NSCLC细胞系中的研究结果显示，在Smad4蛋白或TAK1-TRAF6-P38 MAPK通路未被中断的情况下，TGFβ1依赖性自噬减弱；Smad4敲低影响了mTOR下游自噬；然而，其并没有破坏ULK1蛋白水平。提出了TGFβ通过独立于Smad4的机制改变ULK1表达，或者，TAK1-TRAF6-P38 MAPK通路通过阻碍mTOR S2448磷酸化来影响自噬。此外，团队也提出Smad4的存在可能不足以驱动TGFβ依赖性自噬的猜想，这从抑制TAK1-TRAF6-P38 MAPK通路时，Smad4不会在NSCLC细胞系中维持TGFβ1依赖性自噬的实验结果中得以证实。

《Front Cell Dev Biol|Di Guglielmo GM团队指出TGFβ信号依赖ULK1激活自噬》

图 NSCLC细胞中TGFβ1依赖性自噬总结的模式图。特定的经典和非经典TGFβ依赖性自噬的关键都集中在ULK1活性上，并且ULK1也是溶酶体靶向LC3B所必需的。

期刊及DOI号

Front Cell Dev Biol. 2021 Oct 25.

doi: 10.3389/fcell.2021.712124.

题目

Canonical and Non-canonical TGFβ Signaling Activate Autophagy in an ULK1-Dependent Manner

摘要

The mechanism(s) in which transforming growth factor beta 1 (TGFβ) modulates autophagy in cancer remain unclear. Here, we characterized the TGFβ signaling pathways that induce autophagy in non-small cell lung cancer cells, using cells lines stably expressing GFP-LC3-RFP-LC3ΔG constructs that measure autophagic flux. We demonstrated that TGFβ1 increases Unc 51-like kinase 1 (ULK1) protein levels, 5′ adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK)-dependent ULK1 phosphorylation at serine (S) 555 and ULK1 complex formation but decreases mechanistic target of rapamycin (mTOR) activity on ULK1. Further analysis revealed that the canonical Smad4 pathway and the non-canonical TGFβ activated kinase 1/tumor necrosis factor receptor-associated factor 6/P38 mitogen activated protein kinase (TAK1-TRAF6-P38 MAPK) pathway are important for TGFβ1-induced autophagy. The TAK1-TRAF6-P38 MAPK pathway was essential for downregulating mTOR S2448 phosphorylation, ULK1 S555 phosphorylation and autophagosome formation. Furthermore, although siRNA-mediated Smad4 silencing did not alter mTOR-dependent ULK1 S757 phosphorylation, it did reduce AMPK-dependent ULK1 S555 phosphorylation and autophagosome formation. Additionally, Smad4 silencing and inhibiting the TAK1-TRAF6-P38 MAPK pathway decreased autophagosome-lysosome co-localization in the presence of TGFβ. Our results suggest that the Smad4 and TAK1-TRAF6-P38 MAPK signaling pathways are essential for TGFβ-induced autophagy and provide specific targets for the inhibition of TGFβ in tumor cells that utilize autophagy in their epithelial-mesenchymal transition program.