Kinaza białkowa aktywowana przez AMP (AMPK) pełni kluczową funkcję w homeostazie energii poprzez monitorowanie wewnątrzkomórkowego stanu energetycznego. Po aktywacji w różnych warunkach stresu metabolicznego, AMPK reguluje wiele szlaków szlaków metabolicznych w celu zrównoważenia energii komórkowej. Ponadto AMPK indukuje również zatrzymanie cyklu komórkowego lub apoptozę poprzez kilka supresorów nowotworowych, w tym LKB1, TSC2 i p53. LKB1 jest bezpośrednią kinazą AMPK, podczas gdy TSC2 i p53 są bezpośrednimi substratami AMPK. bezpośrednimi substratami AMPK. Dlatego oczekuje się, że aktywatory szlaku sygnałowego AMPK mogą być przydatne w leczeniu lub zapobieganiu nowotworom. W niniejszym badaniu donosimy, że kryptotanshinon, naturalny związek wyizolowany z Salvia miltiorrhiza, silnie aktywował szlak sygnałowy AMPK, w tym LKB1, p53, TSC2, prowadząc w ten sposób do supresji mTORC1 w szeregu nowotworów komórek nowotworowych z ekspresją LKB1, w tym ludzkiego wątrobiaka HepG2, ale nie w komórkach nowotworowych z niedoborem LKB1. Kryptotanshinon indukował zatrzymanie cyklu komórkowego HepG2 w fazie zatrzymanie cyklu komórkowego HepG2 w fazie G1 w sposób zależny od AMPK, a część komórek uległa apoptozie w wyniku długotrwałego leczenia. Indukował również autofagiczną śmierć komórek HepG2 w sposób zależny od AMPK. Kryptotanshinon znacząco osłabiał wzrost guza w ksenoprzeszczepie raka HCT116 w modelu in vivo, z znaczną aktywacją szlaków sygnałowych AMPK. Podsumowując, po raz po raz pierwszy, że kryptotanshinon ma potencjał terapeutyczny dla leczenia raka poprzez aktywację AMPK. --- Cel Rapamycyny (TOR), gigantyczna kinaza białkowa wyrażana przez wszystkie komórki eukariotyczne kontroluje rozmiar komórek w odpowiedzi na sygnały odżywcze. U metazoanów wzrost komórek i wzrost organizmu jest kontrolowany przez składniki odżywcze i system insuliny/insulinopodobnego (IGF), a zrozumienie, w jaki sposób te dane wejściowe koordynują sygnalizację TOR znacznie się poprawiło w ciągu ostatnich 5 lat. W eukariontów jednokomórkowych i Caenorhabditis elegans, TOR jest dominującym regulatorem ogólnej translacji mRNA, podczas gdy u wyższych metazoanów TOR kontroluje ekspresję mniejszej frakcji mRNA, która jest szczególnie ważna dla wzrostu komórek. wzrostu komórek. TOR sygnalizuje poprzez dwa fizycznie odrębne kompleksy wielobiałkowe, a w kontroli wzrostu komórek pośredniczy przede wszystkim kompleks TOR 1 (TORC1), który zawiera polipeptydy raptor i LST8. Raptor jest elementem wiążącym substrat elementu TORC1, a zdolność raptora do prawidłowego prezentowania substratów, takich jak takich jak regulatory translacji 4E-BP i kinaza p70 S6, do domeny katalitycznej TOR. jest niezbędna do ich fosforylacji katalizowanej przez TOR i jest hamowana przez kompleks Rapamycyna/FKBP-12. Dominującym proksymalnym regulatorem sygnalizacji i aktywności kinazy TORC1 i aktywności kinazy jest rasopodobna mała GTPaza Rheb. Rheb wiąże się bezpośrednio z domeną katalityczną mTOR, a Rheb-GTP umożliwia TORC1 osiągnięcie aktywnej konfiguracji. aktywną konfigurację. Insulina/IGF zwiększa ładowanie GTP Rheb poprzez zdolność aktywowanego Akt do hamowania funkcji aktywującej Rheb-GTPazę heterodimeru stwardnienia guzowatego heterodimeru stwardnienia guzowatego (TSC1/TSC2). I odwrotnie, wyczerpanie energii zmniejsza ładowanie Rheb-GTP poprzez zdolność kinazy białkowej aktywowanej monofosforanem adenozyny do fosforylacji TSC1/TSC2. kinazy białkowej aktywowanej monofosforanem adenozyny do fosforylacji TSC2 i stymulowania jej funkcji aktywującej Rheb-GTPase, jak również przez odpowiedzi transkrypcyjne, w których pośredniczy HIFalfa, które działają przed kompleksem kompleks TSC1/2. Zubożenie w aminokwasy hamuje TORC1 działając głównie w dół kompleksu TSC, poprzez zakłócanie zdolności Rheb do wiązania się z do mTOR. Składniki szlaku insuliny/IGF do TORC1 są obecnie dobrze ustalone, podczas gdy elementy pośredniczące w bardziej starożytnym i funkcjonalnie dominujący wkład aminokwasów pozostają w dużej mierze nieznane. --- Mutacje linii zarodkowej w genach supresorowych nowotworów LKB1, TSC2 lub PTEN skutkują zespoły hamartomatyczne o wspólnych cechach biologicznych nowotworu. Ostatnie obserwacje obserwacje aktywacji kinazy białkowej aktywowanej AMP (AMPK), w której pośredniczy LKB1 i hamowanie mTOR przez AMPK za pośrednictwem TSC2 skłoniły nas do zbadania biochemicznego i biologicznego związku między LKB1 a regulacją mTOR. Tutaj donosimy że LKB1 jest wymagany do represji mTOR w warunkach niskiego ATP w hodowanych komórkach w sposób zależny od AMPK i TSC2, oraz że MEF bez LKB1 i hamartomatyczne polipy żołądkowo-jelitowe od zmutowanych myszy Lkb1 wykazują podwyższoną sygnalizację w dół mTOR. Odkrycia te pozycjonują nieprawidłową aktywację mTOR w węźle tych zarodkowych stanów nowotworowych i sugerują zastosowanie inhibitorów mTOR w leczeniu zespołu Peutza-Jeghersa. --- AMPK jest wysoce konserwatywnym czujnikiem komórkowego stanu energetycznego, który jest aktywowany w warunkach niskiego wewnątrzkomórkowego ATP. AMPK reaguje na stres energetyczny poprzez hamowanie wzrostu komórek i procesów biosyntezy, częściowo poprzez jego hamowanie wrażliwego na rapamycynę szlaku mTOR (mTORC1). AMPK fosforylacji supresora nowotworu TSC2 przyczynia się do tłumienia mTORC1; jednak komórki z niedoborem TSC2 pozostają wrażliwe na stres energetyczny. Używając podejście proteomiczne i bioinformatyczne, staraliśmy się zidentyfikować dodatkowe substratów AMPK, które pośredniczą w jego wpływie na kontrolę wzrostu. Donosimy tutaj że AMPK bezpośrednio fosforyluje partnera wiążącego mTOR raptor na dwóch dobrze konserwowanych reszt serynowych, a ta fosforylacja indukuje wiązanie 14-3-3 do raptora. do raptora. Fosforylacja raptora przez AMPK jest wymagana do hamowania mTORC1 i zatrzymania cyklu komórkowego indukowanego przez stres energetyczny. Odkrycia te ujawniają konserwowany efektor AMPK, który pośredniczy w jego roli jako metabolicznego punktu kontrolnego koordynując wzrost komórek ze stanem energetycznym.
W jakich warunkach AMPK fosforyluje TSC2?
Aktywowana przez AMP kinaza serynowo-treoninowa (AMPK) jest czujnikiem komórkowego stanu energetycznego występującym u wszystkich eukariontów i jest aktywowana w warunkach niskiego wewnątrzkomórkowego ATP po stresach, takich jak niedobór składników odżywczych lub niedotlenienie.