CC BY
48
CV а CV
CV
us
и ш U
Взаимодействие аутофагии и эпителиально-мезенхимального перехода в развитии опухолевой прогрессии
О.О. Рябая, А.А. Прокофьева
ФГБУ«Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России;
Россия, 115478 Москва, Каширское шоссе, 24
Контакты: Оксана Олеговна Рябая [email protected]
Аутофагия и эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) являются основными биологическими процессами, участвующими в опухолевой прогрессии, и тесно взаимосвязаны между собой. С одной стороны, активация аутофагии обеспечивает энергию и основные питательные вещества для ЭМП во время распространения метастазов, что помогает клеткам выживать в неблагоприятных условиях окружающей среды. С другой стороны, аутофагия, выступающая в качестве функции, подавляющей опухолевый рост, склонна препятствовать метастазированию путем избирательного подавления основных транскрипционных факторов ЭМП на ранних стадиях. Следовательно, воздействие на ЭМП ингибиторами или активаторами аутофагии может быть стратегией, которая позволит предположить новые мишени для противоопухолевой терапии.
Цель данного обзора — освещение современных знаний о перекрестном взаимодействии процессов аутофагии и ЭМП в развитии опухолевой прогрессии и суммирование данных, поддерживающих параллельное регулирование этих двух процессов через общие пути сигнализации.
Ключевые слова: эпителиально-мезенхимальный переход, аутофагия, метастазирование, опухолевая прогрессия
Для цитирования: Рябая О. О., Прокофьева А.А. Взаимодействие аутофагии и эпителиально-мезенхимального перехода в развитии опухолевой прогрессии. Успехи молекулярной онкологии 2020;7(2):8—19.
DOI: 10.17650/2313-805X-2020-7-2-8-19
The interplay of autophagy and epithelial-to-mesenchymal transition in cancer progression
O.O. Ryabaya, A.A. Prokofieva
N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of Russia; 24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478, Russia
Autophagy and epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) are the main biological processes involved in tumor progression, and are closely linked. On the one hand, activation of autophagy provides energy and essential nutrients for EMT during the metastases spreading, which is required for tumor cells survival in adverse environmental conditions. On the other hand, autophagy, acting as a tumor suppressor, tends to inhibit metastasis by selectively suppressing the transcription factors of EMT in the early stages. Therefore, inhibition of EMT by inhibitors or inducers of autophagy may be a new strategy for antitumor therapy.
Thus, the aim of this review is to highlight current knowledge about the crosstalk between autophagy and EMT processes in tumor progression and to summarize data supporting the necessity of parallel regulation of two processes through signaling pathways.
Key words: epithelial-to-mesenchymal transition, autophagy, metastasis, tumor progression
For citation: Ryabaya O.O., Prokofieva A.A. The interplay of autophagy and epithelial-to-mesenchymal transition in cancer progression. Uspekhi molekulyarnoy onkologii = Advances in Molecular Oncology 2020;7(2):8—19. (In Russ.).
Введение
Несмотря на успехи в лечении злокачественных новообразований в последние годы, проблема возникновения резистентности к существующей терапии и дальнейшей опухолевой прогрессии требует изучения биологии опухолевой клетки. Опухолевая прогрессия позволяет опухолевым клеткам преодолевать неблагоприятные условия и физиологические барьеры, сдерживающие рост, за счет приобретения новых функций. Аутофагия и эпителиально-мезенхималь-ный переход (ЭМП) являются основными биологиче-
скими процессами в опухоли [1, 2]. ЭМП представляет собой механизм инвазии и метастазирования опухолей, в результате которого эпителиальные клетки теряют апикально-базальную полярность и межклеточные контакты с последующей реорганизацией ци-тоскелета с приобретением мезенхимального фенотипа [3, 4]. Ключевым событием в процессе ЭМП является так называемое переключение кадгеринов (cadherin switch) — снижение экспрессии центральной молекулы межклеточных адгезионных контактов Е-кад-герина и повышение уровня N-кадгерина, характерного
для мезенхимальных клеток. Кроме этого, опухолевые клетки секретируют повышенное количество матрикс-деградирующих протеаз для разрушения внеклеточного матрикса и облегчения миграции клеток. Клетки с мезенхимальным фенотипом более устойчивы к ингибиторам EGFR и PI3K/AKT [5]. Лекарственная устойчивость к таким препаратам, как гемцитабин, 5-фторурацил, цисплатин и адриамицин, соответствует уровням ZEB1 и TWIST и отрицательно коррелирует с экспрессией E-кадгерина [6]. Гиперэкспрессия TWIST, SNAIL и FOXC2 в клетках рака молочной железы не только обеспечивает активацию программы ЭМП опухолевых клеток, но и повышает регуляцию транскрипции ABC-транспортеров [7].
Аутофагия — эволюционно сложившийся процесс лизосомальной утилизации белков и органелл для поддержания своего гомеостаза и жизнедеятельности при неблагоприятных условиях [8]. Аутофагия служит самозащитным средством, позволяя опухолевым клеткам выживать при нехватке питательных веществ, энергии или гипоксии, предотвращая накопление токсинов внутри клетки [9]. Аутофагия на базальном уровне регулируется определенными набором сигнальных молекул во всех клетках организма и индуцируется различными стимулами. В формировании и утилизации аутофагосом участвуют эволюционно консервативные гены, связанные с аутофагией (auto-phagy-related genes, ATG) [10]. Данный процесс разделяется на несколько стадий: образование фагофоры, ее элонгация, образование (созревание) аутофагосомы, синтез аутолизосомы и ее деградация [11]. Инициация начинается с активации комплекса ULK1 (также известного как ATG1), включающего ULK1, ULK2, ATG13, FIP200 и ATG101. Данный комплекс активирует комплекс PI3K III класса: VPS15, VPS34/PIK3C3, ATG14, Beclin 1, UVRAG, AMBRA1, все из которых связаны с Beclin 1 [12]. Комплекс ATG5—ATG12 образует конъюгат с ATG16 для элонгации мембраны ауто-фагосом. Цитозольная форма LC3-I и GABARAP при участии белков ATG7, ATG3 и ATG12-ATG5-ATG16 образуют комплекс с фосфатидилэтаноламином, который встраивается в мембрану фагофоры, вследствие чего получается форма LC3-II белка, непосредственно связанная с мембраной аутофагосомы [11]. LC3-II постоянно присутствует в аутофагосоме и считается самым надежным маркером аутофагии. Белок p62/SQSTM1 связывает убиквитин на поверхности поврежденных компонентов и доставляет их в аутофагосомы путем связывания с белком LC3-II [13].
Аутофагия может как способствовать опухолевому росту, так и подавлять его, что зависит от типа клеток и тканей, а также от стадий опухолевого процесса. Различные исследования подчеркивают ключевую роль аутофагии в модуляции подвижности опухолевых клеток и инвазии, лекарственной устойчивости и иммунологическом надзоре, определяющие метастатический успех злокачественных клеток [14, 15]. Наоборот,
аберрантная аутофагия может приводить к неконтролируемой деградации белков и органелл, которые необходимы для поддержания выживаемости опухолевых клеток, что в конечном итоге приводит к их гибели [16]. Аутофагия способствует разрушению фокальной адгезии, опосредованной взаимодействием белка LC3 с паксиллином — ключевым компонентом фокальной адгезии — за счет фосфорилирования пак-силлина онкогенным SRC, что в конечном итоге приводит к опухолевой миграции и метастазированию [17]. Более того, рецептор NBR1 также участвует в нарушении фокальной адгезии в клетках, что свидетельствует о том, что селективная аутофагия позволяет специфически отключать белки адгезии во время миграции [18]. Аутофагия необходима для мобильности опухолевых клеток, поскольку ее ингибирование блокирует их миграцию и инвазию in vitro и уменьшает количество метастазов in vivo [17].
Сигнальные пути, связанные с ЭМП, оказывают влияние на аутофагию. В свою очередь, активация аутофагии может подавлять или способствовать ЭМП, регулируя различные сигнальные пути [15, 19]. Так, М. Gugnoni и соавт. показали, что, с одной стороны, клетки, подвергающиеся программе ЭМП, нуждаются в активации аутофагии для выживания во время метастатического распространения [15]. Было продемонстрировано, что ЭМП-подобный фенотип соответствует более высокому уровню аутофагии, а сочетание ингибитора аутофагии хлорокина с противоопухолевыми препаратами приводит к подавлению ЭМП при раке почки [20]. С другой стороны, аутофагия выступает в роли онкосупрессора и предотвращает раннее метастазирование, тем самым ограничивая приобретение ЭМП-фенотипа опухолевыми клетками [15]. Было показано, что индукция аутофагии путем голодания или добавления рапамицина (ингибитора mTOR) приводит к уменьшению миграции и инвазии клеток глиобластомы. Ингибирование аутофагии за счет подавления экспрессии генов ATG5, ATG7 или Beclin 1 приводит к увеличению подвижности и инвазивности клеток, ассоциированной с активацией SNAIL и SLUG, основными транскрипционными факторами процесса ЭМП [21]. I. Akalay и соавт. показали, что приобретение ЭМП-фенотипа в клетках рака молочной железы MCF7 связано с ослаблением иммунного ответа и повышенной аутофагией. Инактивация Beclin 1 и соответственное ингибирование аутофагии восстанавливают чувствительность к цитотоксическим Т-лимфоцитам, предполагая, что аутофагия играет определенную роль в преодолении иммунного ответа опухолевыми клетками в процессе ЭМП [22]. Несмотря на то что инактивация аутофагии не приводила к снижению миграционной способности клеток гепа-тоцеллюлярного рака и рака легкого, она снижала их резистентность к терапии и способность к колоние-образованию [23]. Другими авторами показано, что селективная инактивация специфических белков ЭМП
CV а CV
CV
us
и ш U
ж ш
и
CV а CV
CV
us
и ш U
является основным молекулярным механизмом, благодаря которому аутофагия контролирует процесс ЭМП. Транскрипционные факторы TWIST1, SNAIL и SLUG — активаторы процесса ЭМП [24]. Ингибирование ауто-фагии при плоскоклеточной карциноме и меланоме приводит к активации TWIST1 и, соответственно, ЭМП in vitro и in vivo. Стабилизация TWIST1 в опухолевых клетках в этом случае опосредуется накоплением убиквитинилирующего белка SQSTM1/p62, который является мишенью аутофагии. SQSTM1/p62 связывается к TWIST1 и предотвращает его деградацию в про-теасомах или аутофагосомах [25]. Ингибирование аутофагии посредством антималярийного препарата хлорокина приводит к усилению цитотоксичности цисплатина при назофарингеальной карциноме и тем-сиролимуса при светлоклеточном раке почки, а также предотвращает ЭМП [20, 26]. Недавно была исследована прогностическая значимость маркеров аутофагии и ЭМП LC3B, E-кадгерина и виментина в предсказании общей выживаемости у пациентов с карциномой
желудка, гастроинтестинальными опухолями и раком почки [27].
Цель обзора — освещение последних данных о взаимодействии двух процессов ЭМП и аутофагии в опухоли и их совместной роли в опухолевой прогрессии.
Механизмы взаимодействия аутофагии
и эпителиально-мезенхимального перехода
Среди множества механизмов выделяют ряд наиболее важных сигнальных каскадов, вовлеченных в активацию как аутофагии, так и процесса ЭМП: сигнальные пути PI3K/AKT/mTOR и JAK/STAT. В процессе ЭМП есть несколько сигнальных молекул, в том числе Beclin 1, WNT, NF-kB, TGF-p, и транскрипционные факторы MiT/TFE, ZEB, TWIST, SNAIL, которые играют решающую роль и в аутофагии (рис. 1). Кроме этого, последние наблюдения демонстрируют, что функциональное взаимодействие между цитоскелетом и митохондриями также является важнейшим регуля-торным механизмом в процессах аутофагии и ЭМП.
X ш
и
PI3K
■ NF-kB RAS Beclin 1 JAK/STAT
■ TGF-p
Рис. 1. Взаимодействие основных белков аутофагии и эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП) в развитии опухолевой прогрессии. Активация PI3K индуцируется взаимодействием с рецепторами фактора роста, прямым связыванием с RAS, активацией NF-kB и TGF-p. Активация сигнального пути PI3K/AKT/mTOR блокирует аутофагию. Путь PI3K/AKT положительно регулирует WNT/в-катенин за счет фосфорилиро-вания в-катенина и GSK-3P, увеличивая уровни внутриклеточного в-катенина и снижая уровни E-кадгерина. Активация PI3K/AKT усиливает ядерные факторы SNAIL и SLUG, способствуя активации ЭМП. GSK-3e напрямую индуцирует аутофагию, активируя LKB1/AMPKи подавляя путь PI3K/AKT/mTOR. LKB1/AMPKпрепятствует ЭМП, ингибируя активность SMAD2/3 и TGF-в. Мутация белка RASприводит к активации аутофагии и усилению ЭМП. Активация белка JAK/STATстимулируется IL-6, что приводит к усилению экспрессии MMP-2 и SNAIL, активации ЭМП и подавлению аутофагии. Индукция аутофагии препятствует ЭМП посредством подавления передачи сигналов JAK/STAT (адаптировано из [14, 28] с разрешения авторов)
Fig. 1. Crosstalk between autophagy and epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) in tumor progression. PI3K activation is induced by interaction with a growth factor receptor, direct binding to RAS, activation of NF-kB and TGF-в. Activation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway blocks autophagy. The PI3K/AKTpathway positively regulates WNT/e-catenin through phosphorylatingв-catenin and GSK-3e, which increases intracellular в-catenin and decreases E-cadherin. The PI3K/AKTpathway activity up-regulates nuclear factors SNAIL and SLUG, contributing to EMT activation. GSK-3e directly induces autophagy by activating LKB1/AMPK and prohibiting the PI3K/AKT/mTOR pathway by inhibiting SMAD2/3 and TGF-в activity. RAS protein mutation results in autophagy activation and EMT enhancement. JAK/STAT signaling pathway regulated autophagy and EMT. Activation of JAK/STAT protein is stimulated by IL-6, leading to the up-regulation of the expression of MMP-2 and SNAIL, activation of EMT and autophagy inhibition. Autophagy induction hinders EMT through suppressing JAK/STAT signaling (adaptedfrom [14, 28] with permission of the authors)
Сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR
Сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR представляет собой серин-треониновые киназы, контролирующие ряд важных клеточных функций. Изменения в активности белка mTOR оказывают существенное влияние на трансляцию, транскрипцию и разрушение белка, перестройку цитоскелета, клеточный метаболизм и аутофагию [29]. Сигнальный путь PDK/AKT/mTOR играет важную роль в ЭМП. Подавление сигнального пути PI3K/AKT/mTOR может разрушать р-катенин и ингибировать ЭМП за счет увеличения E-кадгерина и снижения N-кадгерина и миграции опухолевых клеток [30]. Активация PI3K/AKT приводит к повышенной экспрессии мезенхимальных белков, репрессии E-кадгерина и усиленной миграции клеток мелано-мы [31]. Активация PDK/AKT/mTOR связана с ЭМП-стимулирующим эффектом TGF-p [24]. Каталитическая субъединица mTOR входит в состав комплексов mTORCl и mTORC2, каждый из которых может быть активирован передачей сигналов TGF-p. TGF-p способствует увеличению размера клеток, что необходимо для поддержания миграции клеток и инвазии [32]. Этот эффект опосредуется mTORCl, который фосфо-рилирует и активирует киназу S6K1 и 4Е-связыва-ющий белок 1 (4E-BP1), оба из которых являются прямыми регуляторами инициации трансляции [33]. TGF-p также индуцирует активность киназы mTORC2, которая требуется во время фазы завершения ЭМП. Потеря активности mTORC2 нарушает диссеминацию раковых клеток и образование метастазов у мышей [32]. Кроме этого, mTORC2 способствует клеточной инвазии посредством SNAIL-зависимой активации мат-риксной металлопротеиназы (MMP) 9 [34]. Было обнаружено, что активация сигнального пути PI3K/ AKT/mTOR может приводить к изменениям ЭМП при плоскоклеточном раке языка [35]. PI3K /AKT положительно регулирует WNT/p-катенин путем фос-форилирования р-катенина [36]. Кроме этого, сигнальный путь PI3K/AKT/mTOR индуцируется факторами роста, способствующими развитию метастазирования клеток и ЭМП за счет активации NF-kB, SNAIL и SLUG и стимулирования (MMP) для разрушения клеточного матрикса. ЭМП может возникать при длительной активации NF-kB даже при отсутствии TGF-p [37].
Активация пути PI3K/AKT / mTOR регулирует аутофагию. Комплекс mTORCl приводит к фосфори-лированию и последующей инактивации серин-трео-ниновой киназы ULK1, которая регулирует образование аутофагофор и, соответственно, всего процесса аутофагии [38]. Одновременно активируя ЭМП через SMAD-зависимые и SMAD-независимые пути, TGF-p может сдерживать аутофагию. Инактивация mTOR индуцирует аутофагию, которая, в свою очередь, приводит к снижению миграционной способности и инвазии клеток глиобластомы, тогда как отключение аутофагии за счет микроРНК к ATG5, ATG7 приводит к увеличению клеточной подвижности и инвазии [21].
Активация аутофагии путем ингибирования mTOR ослабляет миграцию и инвазию клеток рака желчного пузыря [39]. Так, метформин может подавлять пролиферацию, миграцию и ЭМП путем ингибирования передачи сигналов mTOR и стимуляции аутофагии в клеточных линиях рака щитовидной железы [40].
AMPK является ключевым регулятором метаболизма на клеточном и организменном уровнях, представляя энергетический сенсор клетки. AMPK играет ключевую роль в поддержании клеточных функций в условиях ограниченной энергии. Активированный AMPK передает сигнал на mTOR — центральный контролер роста и пролиферация клеток — и тем самым ингибирует синтез глюкозы, липидов, белков и рост клеток [41]. Активация LKB1/AMPK играет ключевую роль в стимулировании аутофагии за счет снижения фосфорилирования mTOR и нижестоящей p70s6k, что ограничивает активность PI3K/AKT / mTOR [42]. GSK-3P является многофункциональной протеинкиназой, которая активирует LKB1/AMPK и, в свою очередь, инактивирует PI3K/AKT/mTOR [43]. Она также косвенно активирует аутофагию через гидролиз р-катенина с последующей активацией LKB1/ AMPK и ингибированием mTOR. Нокдаун р-катенина способен усиливать апоптоз и аутофагию через активацию пути LKB1/AMPK и подавление сигналинга PI3K/AKT/mTOR при плоскоклеточном раке головы и шеи [44].
Таким образом, малотоксичные препараты, которые нацелены на ЭМП-связанный путь PI3K/AKT/ mTOR, являются актуальной мишенью терапии [39]. В настоящее время исследуется ряд препаратов, направленных на PI3K/AKT/ mTOR-путь: куркумин, BEZ235 [45, 46]. BEZ235 значительно повышал радиочувствительность, подавляя сигнальный путь PI3K/ AKT/mTOR [46].
Сигнальный путь JAK/STAT
Сигнальный путь JAK/STAT оказывает значительное влияние на основные клеточные механизмы, такие как пролиферация, инвазия, выживание, воспаление и иммунитет, через индукцию программы ЭМП и ингибирование аутофагии. Транскрипционный фактор TWIST1 является ключевым регулятором активации ЭМП. Ингибирование STAT3 уменьшает инвазию и предотвращает образование метастазов опухолей. Было показано, что JAK/STAT может передавать внеклеточные сигналы к ядру путем активации тирозин-киназных рецепторов и транскрипции активирующих таргетных генов, что приводит к запуску ЭМП за счет активации интерлейкина 6 (IL-6), регуляции ММР-2 и увеличения экспрессии SNAIL [47]. Кроме этого, ингибиторы JAK/STAT-пути WP1066 и овододиолид предотвращали IL-6-опосредованную активацию данного пути, что приводило к подавлению развития рака носоглотки путем стимулирования апоптоза и ингибирования транскрипционных факторов ЭМП
CV а CV
CV
us
и ш U
X ш
и
CV а CV
CV
us
и ш U
X ш
U
TWIST и SNAIL [48]. С другой стороны, IL-6-опосре-дованный сигнальный путь JAK/STAT ускоряет процесс канцерогенеза за счет подавления аутофагии [49]. Результаты недавних исследований показали, что рес-вератрол может индуцировать аутофагию и предотвращать миграцию клеток рака яичников путем инги-бирования IL-6-зависимого JAK/STAT-сигналинга. Кроме этого, кверцетин вызывает аутофагию путем ингибирования пути STAT3 при лимфоме [50, 51]. Таким образом, активаторы аутофагии могут быть использованы для предотвращения ЭМП путем подавления JAK/STAT-сигналинга.
Сигнальный путь Beclin 1
Beclin 1 является гомологом гена дрожжей ATG6/ VPS30, который связывается с VPS34 (каталитическая субъединица PI3K III класса), образуя комплекс для индукции аутофагии. С одной стороны, Beclin 1 подавляет ЭМП посредством инактивации ZEB1, WNT1 и NF-kB. С другой стороны, Beclin 1-индуцированная аутофагия запускает программу ЭМП, повышая экспрессию виментина и TWIST и снижая экспрессию E-катгерина [14]. Beclin 1 использовался в качестве независимого биомаркера для прогнозирования общей выживаемости и выживаемости без прогресси-рования у пациентов с раком желудка и печени [52]. Низкая экспрессия Beclin 1 в образцах аденокарци-номы желудка коррелировала с более агрессивным фенотипом опухоли и снижением показателей общей и безрецидивной выживаемости [53]. Тем не менее гиперэкспрессия Beclin 1 может вызвать гибель клеток [54].
Результаты недавних исследований показали, что нокдаун Beclin 1 приводит к тому, что опухолевые клетки щитовидной железы теряют свои эпителиальные свойства и приобретают мезенхимальные за счет стабилизации мРНК ZEB1. Таким образом, существует отрицательная корреляция между Beclin 1и ZEB1 при раке щитовидной железы [55].
Результаты дальнейших исследований показали, что нокаут или низкая экспрессия гена Beclin 1 может способствовать ЭМП и канцерогенезу путем активации WNT-сигнального пути, что ассоциировано с плохим прогнозом течения заболевания [56]. Нокдаун Beclin 1 посредством микроРНК значительно ингиби-ровал активацию рапамицининдуцированной аутофа-гии, подавляя ЭМП и инвазивность клеток рака толстой кишки за счет снижения экспрессии виментина и TWIST и увеличения экспрессии E-кадгерина [57]. В другой работе показано, что индукция аутофагии, вызванная ингибированием пути mTOR, приводит к уменьшению миграции и инвазии клеток глиобластомы, в то время как подавление аутофагии за счет микроРНК ATG5, ATG7 или Beclin 1 способствовало увеличению подвижности и инвазивности клеток. Активация аутофагии приводит к снижению регуляции SNAIL и SLUG, двух основных факторов процесса ЭМП [21].
Таким образом, регуляция Beclin 1-индуцирован-ной аутофагии может рассматриваться как перспективная противоопухолевая стратегия.
Сигнальный путь WNT
Существуют классический (канонический) и неклассический (неканонический) пути WNT, которые участвуют в процессе ЭМП. Аутофагия может подавлять ЭМП путем деградации белка TWIST1 и ингиби-рования WNT. В классическом пути WNT/p-катенин активирует НШ-1а-индуцированный ЭМП за счет связывания с внутриклеточным доменом Е-кадгерин. При этом гипоксия или гиперэкспрессия HIF-1a стимулирует ЭМП и способствует приобретению метастатического фенотипа клеток. HIF-1a усиливает экспрессию TWIST, SLUG и SNAIL и, следовательно, активацию программы ЭМП [58]. Сниженная активность аутофагии в клетках приводит к стабилизации TWIST1 за счет накопления p62/SQSTM1: деградация TWIST1 блокируется за счет взаимодействия между р62/SQSTM1 и TWIST1 в аутофагосомах и протеасомах. TWIST является ключевым регулятором р62/SQSTM1, таким образом, предполагается, что р62-опосредован-ная стабилизация TWIST1 может быть стратегией профилактики и лечения рака [59]. В клеточных линиях рака толстой кишки гиперэкспрессия SNAIL увеличивает экспрессию генов-мишеней сигнального пути WNT за счет взаимодействия между SNAIL-N и р-ка-тенином, что активирует экспрессию нижестоящих мишеней WNT-пути, приводя к положительной обратной связи WNT-сигналинга [14].
Dishevelled (Dvl) — основной компонент передачи сигналов от WNT как в p-катенинопосредованном каноническом, так и в р-катениннезависимом неканоническом пути [60]. Экспрессия Dvl отрицательно регулируется аутофагией на поздних стадиях развития опухоли, что, в свою очередь, тормозит WNT. Опухолевый супрессор GABARAPL1 через p62/ SQSTM1 способен разрушать Dvl2. GABARAPL1-опосредован-ное подавление Dvl2 блокируется при введении 3-ме-тиладенина, специфического ингибитора аутофагии [61]. Кроме этого, GABARAP представляет собой цитоплазматический кадгерин 6 (CDH6), который участвует в ЭМП. Результаты исследований показали, что подавление CDH6 предотвращает ЭМП и уменьшает метастазирование клеток рака щитовидной железы, что сопровождается индукцией аутофагии [62].
Таким образом, изучение взаимодействия между Dvl, ингибированием WNT-сигналинга и индукцией аутофагии может способствовать открытию новых мишеней для лечения рака [14].
Сигнальный путь NF-kB
NF-kB является еще одним важным регулятором ЭМП за счет активации транскрипционных факторов SNAIL1, SLUG, TWIST1. Его активация связана с агрессивностью и метастатическим потенциалом
опухоли [63]. Он ингибирует аутофагию за счет подавления ВесИп 1 и активирует ряд маркеров ЭМП. Однако аутофагия может подавлять сигналинг NF-кB путем регуляции экспрессии ММР. Сам NF-кB может либо стимулировать, либо препятствовать аутофа-гии. С одной стороны, NF-кB подавляет ВесИп 1-за-висимую аутофагию [64]. При этом подавление NF-кB значительно снижает пролиферацию клеток гепа-токарциномы, что связано с усилением аутофагии [65]. С другой стороны, активные формы кислорода (АФК) оказывают влияние на клеточную трансформацию, метастазирование и ответ на терапию при различных стадиях развития опухоли, что стимулируется NF-кB-зависимой аутофагией [66]. Тем не менее активация аутофагии может подавлять передачу сигналов АФК-NF-кB, необходимую для активации ММР-2 и ММР-9, способствуя ингибированию ЭМП [67]. Таким образом, активаторы аутофагии могут быть использованы для нарушения сигналинга NF-кB, следовательно, подавления ЭМП и опухолевой прогрессии.
активирует TGF-ß-зависимый ЭМП в клетках гепато-целлюлярного рака за счет запуска передачи сигналов cAMP/PKA/CREB, которая основана на деградации фосфодиэстеразы 4A (PDE4A) [73].
TGF-ß индуцирует ЭМП через активацию CDH6 в нормальных и опухолевых клетках. Подавление CDH6 восстанавливает ЭМП фенотип и сдерживает миграцию и инвазию клеток рака щитовидной железы [74], а также вызывает GABARAP-опосредованную активацию аутофагии [15]. Активация аутофагии наблюдается при подавлении CDH6 и связана в том числе с репрессией фосфорилирования AKT.
Таким образом, можно предположить, что TGF-ß способен как активировать, так и подавлять аутофагию, и выбор может зависеть от типа клеток и стадии опухолевой прогрессии. На ранних этапах образования опухоли TGF-ß способствует аутофагии как часть TGFß-онкосупрессивной программы. Позднее, при прогрессии опухоли, TGF-ß сдерживает аутофагию, вызывая ЭМП и метастатическое распространение опухолевых клеток.
CV а CV
CV
us
и ш U
Сигнальный путь TGF-ß
TGF-ß представляет собой многофункциональный цитокин, участвующий в регуляция множества клеточных функций [24]. TGF-ß главным образом выступает онкосупрессором, подавляя рост клеток и индуцируя апоптоз. Однако TGF-ß, секретируемый как опухолевыми клетками, так и стромальным микроокружением, является одним из наиболее важных индукторов ЭМП за счет взаимодействия со SMAD и активации экспрессии транскрипционных факторов SNAIL, SLUG и TWIST1, которые, в свою очередь, управляют «переключением кадгеринов» [24, 68]. Помимо активации SMAD, сигналинг TGF-ß передается внутри клеток посредством активации других неканонических сигнальных путей, включая p38/ JNK, PI3K/AKT/mTOR и MAPK. TGF-ß запускает аутофагию, стимулируя экспрессию мРНК ATG-генов. При этом аутофагия усиливает экспрессию TGF-ß за счет активации циклического аденозинмонофосфата (cAMP) и протеинкиназы A (PKA), что ведет к запуску ЭМП. После активации TGF-ß транскрипционный фактор STAT3 взаимодействует с Ras, индуцируя экспрессию SNAIL и способствуя программе ЭМП [69].
TGF-ß оказывает двойное действие на развитие и прогрессию опухоли, что зависит от типа клеток и микроокружения [70]. С одной стороны, TGF-ß стимулирует инвазию клеток карциномы путем индукции аутофагии, при этом ингибирование аутофагии 3-ме-тиладенином может эффективно обращать это процесс [71]. С другой стороны, TGF-ß стимулирует экспрессию Beclin 1, ATG5, ATG7, приводя к накоплению аутофа-госом и, соответственно, активируя процесс аутофагии, что потенцирует индукцию проапоптотического белка Bim из семейства Bcl-2 и способствует Bim-опосредо-ванному апоптозу [72]. Стоит отметить, что аутофагия
Микрофтальмия-ассоциированный
транскрипционный фактор
Биогенез лизосом и аутофагосом регулируется семейством транскрипционных факторов МГГ /TFE, к которому относятся TFE3, TFEB и микрофтальмия-ассоциированный транскрипционный фактор (MITF). Активность белков семейства MiT/TFE регулируется посредством mTORC1-фосфорилирования. При неблагоприятных условиях происходит инактивация mTORC1 и, следовательно, дефосфорилирование TFE3, TFEB и MITF, после чего белки перемещаются из цитоплазмы в ядро, где они стимулируют экспрессию сотен генов, что приводит к лизосомальному биогенезу и индукции аутофагии (рис. 2) [75]. Наибольшая экспрессия факторов MiT/TFE отмечается при мела-номе, раке почки и раке поджелудочной железы [28]. Повышенная экспрессия факторов MiT/TFE коррелировала с увеличением размера аутофагосом и лизо-сом при раке поджелудочной железы. Кроме этого, нокдаун TFE3, TFEB или MITF вызывает подавление аутофагии и лизосомассоциированных генов-мишеней при раке поджелудочной железы [28].
МПТ является ключевым регулятором дифференциации меланоцитов из нервного гребня. Экспрессия МПТ коррелирует с экспрессией меланосомных генов как в образцах опухоли, так и в клеточных линиях ме-ланомы человека. Экспрессия MITF, TFEB и TFE3 также коррелирует с экспрессией лизосомальных и аутофагосомальных генов в образцах меланомы. Тем не менее экспрессия TFE3 и TFEB отрицательно коррелирует с экспрессией MITF в меланоме. Так, TFEB и TFE3 регулируют экспрессию лизосомальных и аутофагосомальных генов в ответ на неблагоприятные факторы, включая голодание, а MITF участвует в регулировании этого ответа в меланоцитах и клетках
х ш
и
CV а CV
CV
us
и ш U
GSK-3ß MEK/ERK
mTORC1
P
MiT / TFE MiT .
Кальцийнейрин/ Calcineurin
Аутофагия / Autophagy
LC3B
p62/SQSTM1 ATGs Beclin 1
LAMP1/2
.Лизосома / V-АТФаза / V-ATPase
Гидролазы / Hydrolases NPC1/2
Lysosome
-mTORCl
ГТФаза / GTPase
Рис. 2. Регуляция транскрипционных факторов MiT/TFE. Белки MiT/TFE негативно регулируются посредством фосфорилирования консервативных сериновых остатков за счет mTORCl, а также GSK-3P и ERK. Дефосфорилирование с помощью кальцийнейрина обеспечивает ядерную транслокацию белков MiT/TFE и последующее связывание с генами-мишенями. Сигнальные пути и клеточные процессы, регулируемые факторами MiT/TFE, включают аутофагию, лизосомальный биогенез и передачу сигналов mTORC1 через активацию ГТФазы RagD (адаптировано из [14, 28] с разрешения авторов) Fig. 2. Regulation ofMiT/TFE transcription factors. MiT/TFE proteins are negatively regulated through phosphorylation of conserved serine residues by mTORC1 as well as GSK-Зр and ERK. Dephosphorylation by calcineurin enables the nuclear translocation of MiT/TFE proteins and consequent binding to their target genes. Signal pathways and cellular processes regulated by MiT/TFEfactors include autophagy, lysosomal biogenesis, and mTORCl signaling through upregulation of RagD GTPase (adaptedfrom [14, 28] with permission of the authors)
ингибиторов сигнального пути WNT значительно снизило рост опухоли. Таким образом, инактивация передачи сигналов WNT может быть терапевтическим подходом при TFE3-зависимом раке почки [78]. MITF является онкосупрессором, вызывая арест клеточного цикла в нормальных меланоцитах и способствуя апоп-тозу [79]. С другой стороны, высокий уровень MITF снижает инвазию, но при этом вызывает пролиферацию опухолевых клеток [28]. TWIST и ZEB в ме-ланоцитах активируют MITF для индукции путей дифференцировки клеток [80]. Транскрипционная активность антиапоптотического семейства Bcl-2 связана с высокими уровнями MITF [80, 81]. Другие данные свидетельствуют о том, что клетки с низкой экспрессией MITF обладают большим потенциалом для инвазии и уменьшение экспрессии MITF in vitro способствует большей инвазии меланомы [82]. Недавно было показано, что MITF подавляет инвазию путем уменьшения внутриклеточных пулов гуанозинтрифос-фата (ГТФ) путем индукции гуанозинмонофосфата (ГМФ) редуктазы [83]. Эти данные привели к общему мнению, что MITF обладает дозозависимым эффектом на рост меланомы: высокие уровни экспрессии связаны с выживанием и пролиферацией, а низкая экспрессия — с инвазией [80]. Таким образом, роль транскрипционных факторов семейства MiT/ TFE в программе ЭМП требует дальнейшего изучения.
x ш
и
меланомы. Нокдаун MITF приводит к снижению клеточной старвации, по-видимому, за счет меньшего образования аутофагосом. При этом экспрессия лизо-сомальных и аутофагосомальных генов снижалась при нокдауне МГ^ [76]. Факторы МГГ/^Е способствуют расщеплению молекул, доставляемых в лизо-сомы в результате аутофагии или макропиноцитоза, которые далее могут служить источником питательных веществ для опухолевых клеток. Профилирование метаболитов при отсутствии TFE3 выявило заметное снижение уровня аминокислот и продуктов их распада. Клетки аденокарциномы поджелудочной железы, ги-перэкспрессирующие TFE3 или MITF, были способны поддерживать активность mTORC1 и имели повышенный клоногенный рост по сравнению с контролем при культивировании в среде с низким содержанием аминокислот. Таким образом, повышенная активность ауто-фагии и лизосом позволяет клеткам рака поджелудочной железы преодолевать нехватку аминокислот [28].
Роль MITF в программе ЭМП является сложной. При раке почки отмечается нарушение WNT-сигна-линга, однако роль этого изменения в прогрессирова-нии заболевания остается неясной [77]. Транскрип-томный анализ образцов опухолей почки, полученных от ТеЬ-трансгенных мышей, выявил значительную индукцию компонентов сигнального пути WNT и тар-гетных генов-мишеней (Ccnd1 и сМус). Кроме этого, наблюдалось повышение уровня белка р-катенина и инактивация GSK-3p в ряде опухолей. Применение
Сигнальный путь RAS/RAF/MEK/ERK (MAPK)
Белок RAS представляет собой ГТФазу, которая регулирует последующую активацию сигнальных путей, включая MAPK и PI3K, и вовлечена в прогресси-рование меланомы [84]. Нижестоящий белок BRAF представлен мутантной формой в 50—70 % случаев меланомы и в 5—15 % случаев колоректального рака и рака щитовидной железы. BRAF-активация может индуцировать подвижность клеток меланомы; его активация связана с увеличением экспрессии TWIST и ZEB, что приводит к большей инвазии меланомных клеток [85]. Кроме этого, мутация BRAF потенцирует путь NF-kB, который, в свою очередь, стимулирует экспрессию ММР, увеличивая миграционную способность и индуцируя экспрессию SNAIL, известного драйвера метастазирования [86]. Митогенактивирован-ная протеинкиназа киназа (MEK) является нисходящим эффектором BRAF и потенциальной мишенью для терапии меланомы [87]. Однако недавние данные свидетельствуют о том, что ингибирование МЕК может фактически увеличить инвазивный потенциал в меланоме [88].
В BRAF-мутированных опухолях аутофагия активируется как защитный механизм в ответ на клеточные стрессы [89]. Результаты исследований показали, что ингибирование МАРК-сигнального каскада стимулировало аутофагию через активацию ключевого регулятора метаболизма AMPK [90, 91]. При низком содержании глюкозы в среде AMPK фосфорилирует ULK1,
приводя к образованию аутофагосом и инициации аутофагии. Наоборот, в условиях высокой доступности питательных веществ mTOR фосфорилирует ULK1, предотвращая его взаимодействие с AMPK [91]. В доклинических исследованиях ингибитор MEK1/2 киназы траметиниб в сочетании с ингибитором ауто-фагии хлорокином продемонстрировал синергизм действия на моделях рака поджелудочной железы, колоректального рака и меланомы с мутациями RAS и BRAF [90]. Аутофагия служит адаптивным механизмом выживания и миграции BRAF-мутированных опухолевых клеток [89].
Взаимодействие цитоскелета и митохондрий
Перестройка цитоскелета имеет решающее значение в движении клеток и поддержании процесса ЭМП. Цитоскелет состоит из актиновых филаментов, микротрубочек и промежуточных филаментов, которые связаны со свойствами митохондриальной сети и различными функциями митохондрий [14].
Изменения в профиле молекул адгезии во время ЭМП определяют активацию полимеризации актина и образование неполяризованных волокон [92]. Эти структуры цитоскелета необходимы для поддержания движения клеток и выдерживания механического напряжения при потере межклеточных взаимодействий и взаимодействий клеток с внеклеточным матриксом (рис. 3) [93]. Перестройка цитоскелета является не просто следствием активации процесса ЭМП, а играет регулирующую роль в данном процессе. Деполимеризация актинового цитоскелета уменьшает размер клетки, меняет ее форму и меняет фенотип ЭМП в опухолевых клетках [94, 95]. Кроме этого, деполимеризация актиновых филаментов индуцирует транслокацию SNAIL из ядра в цитоплазму, что приводит к повышению экспрессии E-кадгерина и торможению ЭМП [94].
Митохондрии — многофункциональные органел-лы, которые опосредуют преобразование энергии и являются важными регуляторами сигнальных путей, связанных с прогрессией опухоли [96]. Взаимодействие цитоскелета и митохондрий играет важную роль в клеточной подвижности. Помимо их морфологической пластичности митохондрии обладают способностью перемещаться по клетке к сайтам, где их энергетическая поддержка требуется в данный момент. Движение и локализация митохондрий внутри клеток опосредуются их взаимодействием с цитоскелетом [96]. Взаимодействие митохондрий с микротрубочками и актиновыми филаментами позволяет митохондриям перемещаться по клетке, в то время как взаимодействие с промежуточными филаментами необходимо для остановки митохондрии в определенных клеточных участках. Присутствие митохондрий у клеточной мембраны обусловливает образование филоподий и ла-меллоподий, необходимых для движения клеток во время ЭМП [96, 97]. Актин и мембранно-цитоскелет-
ЭМП/EMT
Слияние митохондрий в сеть (fushion) /
Merger of mitochondria into the network (fushion)
t
Аутофагия / Autophagy
Полимеризация цитоскелета/ Cytoskeleton Polymerization
A
+BNIP3 •CDH6
Деполимеризация цитоскелета/ Cytoskeletal depolymerization
Расщепление митохондриальной сети (fission) / Mitochondrial cleavage (fission)
Митофагия / Mitophagy
Рис. 3. Взаимодействие цитоскелета и митохондрий. Полимеризация цитоскелета индуцируется процессом эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП), который, в свою очередь, обеспечивает расщепление митохондриальной сети (fission), необходимое для дальнейшего поддержания процесса ЭМП. Деполимеризация цитоскелета предотвращает ЭМП. Активация аутофагии вызывает слияние митохондрий (fusion) и восстановление митохондриальной сети и противодействует ЭМП. Митохондриальный белок BNIP3 участвует напрямую в разделении митохондриальной сети за счет полимеризации цитоскелета или опосредованно за счет активации митофагии путем связывания как с митохондриями, так и с аутофагосомным белком LC3. Взаимодействие между BNIP3 и CDH6вызывает ЭМП, сдерживает аутофагию и способствует разделению митохондриальной сети (адаптировано из [14, 28] с разрешения авторов)
Fig. 3. Interaction between cytoskeleton and mitochondria. Cytoskeleton polymerization induced by epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), which in turn supports mitochondrial fission that are essential for further sustain EMT process. Depolymerization of actin cytoskeleton is sufficient for reversing EMT phenotype. Activation of autophagy induces mitochondrial fusion and the reconstitution of mitochondrial network, which counteracts EMT. Mitochondrial protein BNIP3 supports mitochondrial fission directly through cytoskeleton polymerization or indirectly through stimulation of mito-phagy and the autophagosomalprotein LC3. The interaction between BNIP3 and CDH6 drives EMT, restrains autophagy and promotes mitochondrial fission (adapted from [14, 28] with permission of the authors)
ные каркасы необходимы для образования аутофа-госом при неблагоприятных условиях, что было подтверждено колокализацией актиновых филаментов с ключевыми маркерами аутофагии [98] Митохондрии являются важным энергетическим ресурсом для множества биологических процессов, таких как аутофа-гия, миграция и инвазия. Разрушение митохондриальной сети является характеристикой онкогенной трансформации, приводящей к ускорению активации программы ЭМП и миграции опухолевых клеток [99]. Кроме этого, активность ГТФазы DRP1, участвующей в расщеплении сетевой организации митохондрий, увеличена в метастатических клетках по сравнению с неметастатическими, что подтверждает, что фракционирование сети в единичные митохондрии необходимо при опухолевой прогрессии [100].
Для того чтобы двигаться по клетке, митохондрии должны быть свободными от тесной сетевой организации. Полимеризация актина способствует разделению митохондриальной сети [101]. Показано, что
CV а CV
CV
us
и ш U
X ш
и
CV а CV
CV
us
и ш U
активация программы ЭМП с помощью TGF-p в клетках рака легкого А549 приводит к значительному увеличению общего количества митохондрий [102]. При этом актиндеполимеризующие препараты способны ингибировать DRP1 в митохондриях и, как следствие, ингибировать сокращение длины митохонд-риальной сети [97, 102]. Участие митохондрий в ЭМП обусловливается поставкой аденозинтрифосфат (АТФ) для перестройки цитоскелета во время прогрессии опухоли. Аутофагия регулирует жизнедеятельность митохондрий, устраняя поврежденные органеллы неселективно или селективно (процесс также известный как селективная митофагия). Митофагия приводит к разобщению митохондриальной цепи, после чего митохондрии посылают сигнал на аутофагосомы для разрушения [103]. Неселективная аутофагия, наоборот, вызывает слияние митохондрий [104]. Мито-хондриальная сеть в таком случае не подвергается деградации посредством аутофагии и способствует производству АТФ при нехватке питательных веществ. Как митофагия, так и неселективная аутофагия приводит к снижению количества свободных митохондрий в клетках, регулируя формирование филоподий и ламеллоподий и, следовательно, сокращение миграционной способности клеток [15].
Таким образом, регуляция функционального взаимодействия митохондрий и цитоскелета пред-
ставляет собой способ взаимодействия между ЭМП и аутофагией.
Заключение
Опухолевая прогрессия характеризуется сложным взаимодействием между ЭМП и аутофагией. Взаимосвязь этих биологических процессов обусловлена несколькими аспектами, включая фазу опухолевого роста, стадию развития и прогрессирования. Сложность этого взаимодействия отражается в запутанной сети регуляторных сигнальных путей, отвечающих за регуляцию как ЭМП, так и аутофагии, равновесие между которыми может быть смещено в любой момент. Тесная связь цитоскелета с митохондриями и их важность в регулировании обоих этих процессов становятся новым уровнем взаимного регулирования между ЭМП и аутофагией и заслуживают дальнейших исследований.
Экспериментальные модели на генномодифи-цированных мышах — пример того, как инактивация аутофагии в опухолях in vivo подавляет инициацию, рост, прогрессию и малигнизацию опухолей. Поскольку аутофагия играет важную роль в здоровых тканях, необходимо выяснить, являются ли опухоли более аутофагиязависимыми, чем нормальные ткани, и с учетом этого подбирать новые терапевтические и диагностические мишени.
X ш
и
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Levine B., Kroemer G. Autophagy in the Pathogenesis of Disease. Cell 2008;132:27-42.
DOI: 10.1016/j.cell.2007.12.018.
2. Kalluri R., Weinberg R.A. The basics of epithelial-mesenchymal transition. J Clin Invest 2009;119(6):1420-8. DOI: 10.1172/JCI39104.
3. Singh A., Settleman J. EMT, cancer stem cells and drug resistance: an emerging axis of evil in the war on cancer. Oncogene 2010;29:4741-51.
DOI: 10.1038/onc.2010.215.
4. Глушанкова Н.А., Житняк И.Ю., Рубцова С.Н. Роль эпителиально-мезенхи-мального перехода в опухолевой прогрессии. Биохимия 2018;83:1802-11. DOI: 10.1134/S0320972518120059. [Glushankova N.A., Zhitnyak I.Yu., Rubtsova S.N. The role of the epithelial-mesenchymal transition in tumor progression. Biokhimiya = Biochemistry 2018;83:1802-11. (In Russ.)].
5. Byers L.A., Diao L., Wang J. et al.
An epithelial-mesenchymal transition gene signature predicts resistance to EGFR and PI3K inhibitors and identifies Axl as a therapeutic target for overcoming EGFR inhibitor resistance.
Clin Cancer Res 2013;19:279-90. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-12-1558.
6. Ramachandran V., Wang H., Arumugam T. et al. Epithelial to mesenchymal transition contributes to drug resistance in pancreatic cancer. Cancer Res 2009;69:5820-8. DOI: 10.1158/0008-5472.can-08-2819.
7. Saxena M., Stephens M.A., Pathak H. et al. Transcription factors that mediate epithelial-mesenchymal transition lead to multidrug resistance by upregulating ABC transporters. Cell Death Dis 2011;2: e179. DOI: 10.1038/cddis.2011.61.
8. Yang X., Yu D.D., Yan F. et al. The role of autophagy induced by tumor microenvironment in different cells and stages of cancer. Cell Biosci 2015;5:14. DOI: 10.1186/s13578-015-0005-2.
9. Maes H., Rubio N., Garg A.D. et al. Autophagy: Shaping the tumor microenvironment and therapeutic response. Trends Mol Med 2013;19(7):428-46.
DOI: 10.1016/j.molmed.2013.04.005.
10. Mizushima N., Yoshimori T., Ohsumi Y. The role of Atg proteins in autophagosome formation. Annu Rev Cell Dev Biol 2011;27:107-32. DOI: 10.1146/ annurev-cellbio-092910-154005.
11. Ryabaya O.O., Egorova A.V., Stepanova E.V. The role of autophagy in mechanisms of tumor cell death. Biol Bull Rev 2015;5:579-88.
DOI: 10.1134/s2079086415060067.
12. Liang X.H., Jackson S., Seaman M. et al. Induction of autophagy and inhibition of tumorigenesis by Beclin 1.
Nature 1999;402(6762):672-6. DOI: 10.1038/45257.
13. Klionsky D.J., Abdelmohsen K., Abe A. et al. Guidelines for the use
and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edn.). Autophagy 2016;12:1-222.
DOI: 10.1080/15548627.2015.1100356.
14. Chen H.T., Liu H., Mao M.J. et al. Crosstalk between autophagy and epithelial-mesenchymal transition and its application in cancer therapy. Mol Cancer 2019;18:101.
DOI: 10.1186/s12943-019-1030-2.
15. Gugnoni M., Sancisi V., Manzotti G. et al. Autophagy and epithelial-mesenchymal transition: an intricate interplay in cancer. Cell Death Dis 2016;7:e2520.
DOI: 10.1038/cddis.2016.415.
16. Menzies F.M., Fleming A., Rubinsztein D.C. Compromised autophagy and neuro-
degenerative diseases. Nat Rev Neurosci 2015;16(6):345-57. DOI: 10.1038/nrn3961.
17. Sharifi M.N., Mowers E.E., Drake L.E. et al. Autophagy promotes focal adhesion disassembly and cell motility of metastatic tumor cells through the direct interaction of paxillin with LC3. Cell Rep 2016;15:1660-72.
DOI: 10.1016/j.celrep.2016.04.065.
18. Kenific C.M., Stehbens S.J., Goldsmith J. et al. NBR1 enables autophagy-dependent focal adhesion turnover. J Cell Biol 2016;212: 577-90. DOI: 10.1083/jcb.201503075.
19. Yang L., Shang Z., Long S. et al. Roles
of genetic and microenvironmental factors in cancer epithelial-to-mesenchymal transition and therapeutic implication. Exp Cell Res 2018;370:190-7. DOI: 10.1016/j.yexcr.2018.07.046.
20. Singla M., Bhattacharyya S. Autophagy as a potential therapeutic target during epithelial to mesenchymal transition
in renal cell carcinoma: an in vitro study. Biomed Pharmacother 2017;94:332-40. DOI: 10.1016/j.biopha.2017.07.070.
21. Catalano M., D'Alessandro G., Lepore F. et al. Autophagy induction impairs migration and invasion by reversing EMT in glioblastoma cells. Mol Oncol 2015;9:1612-25.
DOI: 10.1016/j.molonc.2015.04.016.
22. Akalay I., Janji B., Hasmim M. et al. Epithelial-to-mesenchymal transition and autophagy induction in breast carcinoma promote escape from T-cell-mediated lysis. Cancer Res 2013;73:2418-27. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-12-2432.
23. Peng Y.F., Shi Y.H., Ding Z.B. et al. Autophagy inhibition suppresses pulmonary metastasis of HCC in mice via impairing anoikis resistance and colonization of HCC cells. Autophagy 2013;9:2056-68.
DOI: 10.4161/auto.26398.
24. Massagué J. TGF-ß signalling in context. Nat Rev Mol Cell Biol 2012;13:616-30. DOI: 10.1038/nrm3434.
25. Bertrand M., Petit V., Jain A. et al. SQSTM1/p62 regulates the expression of junctional proteins through epithelial-mesenchymal transition factors. Cell Cycle 2015;14:364-74.
DOI: 10.4161/15384101.2014.987619.
26. Su Z., Li G., Liu C. et al. Autophagy inhibition impairs the epithelial-mesenchymal transition and enhances cisplatin sensitivity in nasopharyngeal carcinoma. Oncol Lett 2017;13:4147-54. DOI: 10.3892/ol.2017.5963.
27. Wang J.Y., Wu T., Ma W. et al. Expression and clinical significance of autophagic protein LC3B and EMT markers
in gastric cancer. Cancer Manag Res
2018;10:1479-86.
DOI: 10.2147/CMAR.S164842.
28. Perera R.M., Di Malta C., Ballabio A. MiT/TFE family of transcription factors,
lysosomes, and cancer. Annu Rev Cancer Biol 2019;3:203-22. DOI: 10.1146/ annurev-cancerbio-030518-055835.
29. Switon K., Kotulska K., Janusz-Kaminska A. et al. Molecular neurobiology of mTOR. Neuroscience 2017;341:112-53.
DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.11.017.
30. Guo S., Liang X., Guo M. et al. Migration inhibition of water stress proteins from Nostoc commune Vauch. via activation
of autophagy in DLD-1 cells. Int J Biol Macromol 2018;119:669-76. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2018.07.188.
31. Fenouille N., Tichet M., Dufies M. et al. The epithelial-mesenchymal transition (EMT) regulatory factor SLUG (SNAI2) is a downstream target of SPARC and AKT in promoting melanoma cell invasion. PLoS One 2012;7:e40378.
DOI: 10.1371/journal.pone.0040378.
32. Lamouille S., Connolly E., Smyth J.W. et al. TGf-ß-induced activation of mTOR complex 2 drives epithelial-mesenchymal transition and cell invasion. Development 2012;125(Pt 5):1259-73.
DOI: 10.1242/jcs.095299.
33. Rogers G.W., Komar A.A., Merrick W.C. eIF4A: The godfather of the DEAD box helicases. Prog Nucleic Acid Res
Mol Biol 2002;72:307-31.
DOI: 10.1016/s0079-6603(02)72073-4.
34. Jorda M., Olmeda D., Vinyals A. et al. Upregulation of MMP-9 in MDCK epithelial cell line in response to expression of the Snail transcription factor. J Cell Sci 2005;118(Pt 5):3371-85.
DOI: 10.1242/jcs.02465.
35. Li L., Pan X.Y., Shu J. et al. Ribonuclease inhibitor up-regulation inhibits the growth and induces apoptosis in murine melanoma cells through repression
of angiogenin and ILK/PI3K/AKT signaling pathway. Biochimie 2014;103:89-100. DOI: 10.1016/j.biochi.2014.04.007.
36. Xu W., Yang Z., Lu N. A new role for the PI3K/Akt signaling pathway
in the epithelial-mesenchymal transition. Cell Adhes Migr 2015;9:317-24. DOI: 10.1080/19336918.2015.1016686.
37. Maier H.J., Schmidt-Straßburger U., Huber M.A. et al. NF-kB promotes epithelial-mesenchymal transition, migration and invasion of pancreatic carcinoma cells. Cancer Lett 2010;295:214-28. DOI: 10.1016/j.canlet.2010.03.003.
38. O'Farrell F., Rusten T.E., Stenmark H. Phosphoinositide 3-kinases
as accelerators and brakes of autophagy. FEBS J 2013;280(24):6322-37. DOI: 10.1111/febs.12486.
39. Zong H., Yin B., Zhou H. et al. Inhibition of mTOR pathway attenuates migration and invasion of gallbladder cancer
via EMT inhibition. Mol Biol Rep
2014;41:4507-12.
DOI: 10.1007/s11033-014-3321-4.
40. Han B., Cui H., Kang L. et al. Metformin inhibits thyroid cancer cell growth, migration, and EMT through the mTOR pathway. Tumor Biol 2015;36(8):6295-304. DOI: 10.1007/s13277-015-3315-4.
41. Inoki K., Kim J., Guan K.L. AMPK and mTOR in cellular energy homeostasis and drug targets. Annu Rev Pharmacol Toxicol 2012;52:381-400. DOI: 10.1146/ annurev-pharmtox-010611-134537.
42. Wang P., Jiang L., Zhou N. et al. Resveratrol ameliorates autophagic flux
to promote functional recovery in rats after spinal cord injury. Oncotarget 2018;9(9):8427-40. DOI: 10.18632/oncotarget.23877.
43. Sun A., Li C., Chen R. et al. GSK-3ß controls autophagy by modulating LKB1-AMPK pathway in prostate cancer cells. Prostate 2016;76:172-83.
DOI: 10.1002/pros.23106.
44. Chang H.W., Lee Y.S., Nam H.Y. et al. Knockdown of ß-catenin controls both apoptotic and autophagic cell death through LKB1/AMPK signaling in head and neck squamous cell carcinoma cell lines. Cell Signal 2013;25:839-47. DOI: 10.1016/j.cellsig.2012.12.020.
45. Jiao D., Wang J., Lu W. et al. Curcumin inhibited HGF-induced EMT and angiogenesis through regulating c-Met dependent PI3K/Akt/mTOR signaling pathways in lung cancer. Mol Ther Oncolytics 2016;3:16018.
DOI: 10.1038/mto.2016.18.
46. Chang L., Graham P.H., Hao J. et al. Acquisition of epithelial-mesenchymal transition and cancer stem cell phenotypes is associated with activation of the PI3K/ Akt/mTOR pathway in prostate
cancer radioresistance.
Cell Death Dis 2013;4(10):e875.
DOI: 10.1038/cddis.2013.407.
47. Huang W., Yu L.F., Zhong J. et al. Stat3 is involved in angiotensin II-induced expression of MMP2 in gastric cancer cells. Dig Dis Sci 2009;54:2056-62. DOI: 10.1007/s10620-008-0617-z.
48. Liu S.C., Huang C.M., Bamodu O.A. et al. Ovatodiolide suppresses nasopharyngeal cancer by targeting stem cell-like population, inducing apoptosis, inhibiting EMT and dysregulating JAK/ STAT signaling pathway. Phytomedicine 2019;56:269-78.
DOI: 10.1016/j.phymed.2018.05.007.
49. Maycotte P., Jones K.L., Goodall M.L. et al. Autophagy supports breast cancer stem cell maintenance by regulating IL6 secretion. Mol Cancer Res 2015;13:651-8. DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-14-0487.
50. Granato M., Rizzello C., Montani M.S.G. et al. Quercetin induces apoptosis and autophagy in primary effusion lymphoma cells by inhibiting PI3K/AKT/mTOR and STAT3 signaling pathways. J Nutr Biochem 2017;41:124-36.
DOI: 10.1016/j.jnutbio.2016.12.011.
cv a cv
cv
us
и
Ш
u
X ш
U
CV а CV
CV
us
и ш U
X ш
и
51. Ferraresi A., Phadngam S., Morani F. et al. Resveratrol inhibits IL-6-induced ovarian cancer cell migration through epigenetic up-regulation of autophagy. Mol Carcinog 2017;56:1164-81. DOI: 10.1002/mc.22582.
52. Su Z., Yang Z., Xu Y. et al. Apoptosis, autophagy, necroptosis, and cancer metastasis. Mol Cancer 2015;14:48. DOI: 10.1186/s12943-015-0321-5.
53. Zhou W.H., Tang F., Xu J. et al. Low expression of Beclin 1, associated with high Bcl-xL, predicts a malignant phenotype and poor prognosis of gastric cancer. Autophagy 2012;8:389-400. DOI: 10.4161/auto.18641.
54. Pattingre S., Tassa A., Qu X. et al. Bcl-2 antiapoptotic proteins inhibit Beclin 1-dependent autophagy. Cell 2005;122:927-39.
DOI: 10.1016/j.cell.2005.07.002.
55. Li S., Zhang H.Y., Du Z.X. et al. Induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by Beclin 1 knockdown via posttranscriptional upregulation
of ZEB1 in thyroid cancer cells. Oncotarget 2016;7(43):70364-77. DOI: 10.18632/oncotarget.12217.
56. Cicchini M., Chakrabarti R., Kongara S. et al. Autophagy regulator BECN1 suppresses mammary tumorigenesis driven by WNT1 activation and following parity. Autophagy 2014;10:2036-52.
DOI: 10.4161/auto.34398.
57. Shen H., Yin L., Deng G. et al. Knockdown of Beclin-1 impairs epithelialmesenchymal transition of colon cancer cells. J Cell Biochem 2018;119:7022-31. DOI: 10.1002/jcb.26912.
58. Ha J.H., Ward J.D., Radhakrishnan R. et al. Lysophosphatidic acid stimulates epithelial to mesenchymal transition marker Slug/Snail2 in ovarian cancer cells via Gai2, Src, and HIF1a signaling nexus. Oncotarget 2016;7:37664-79.
DOI: 10.18632/oncotarget.9224.
59. Qiang L., He Y.Y. Autophagy deficiency stabilizes TWIST1 to promote epithelial-mesenchymal transition. Autophagy 2014; 10:1864-5. DOI: 10.4161/auto.32171.
60. Clevers H., Nusse R. Wnt/ß-catenin signaling and disease.
Cell 2012;149:1192-205. DOI: 10.1016/j.cell.2012.05.012.
61. Cheng M., Xue H., Cao W. et al. RACK1 promotes Dishevelled degradation via autophagy and antagonizes Wnt signaling. J Biol Chem 2016;291(24):12871-9. DOI: 10.1074/jbc.M115.708818.
62. Gugnoni M., Sancisi V., Gandolfi G. et al. Cadherin-6 promotes EMT and cancer metastasis by restraining autophagy. Oncogene 2017;36(5):667-77.
DOI: 10.1038/onc.2016.237.
63. Huber M.A., Kraut N., Beug H. Molecular requirements for epithelial-mesenchymal transition during tumor progression. Curr Opin Cell Biol
2005;17:548-58.
DOI: 10.1016/j.ceb.2005.08.001.
64. Nopparat C., Sinjanakhom P., Govitrapong P. Melatonin reverses H2O2 -induced senescence in SH-SY5Y cells by enhancing autophagy via sirtuin 1 deacetylation of the RelA/p65 subunit
of NF-kB. J Pineal Res 2017;63:e12407. DOI: 10.1111/jpi.12407.
65. Sun X., Li L., Ma H. et al. Bisindolylmaleimide alkaloid BMA-155Cl induces autophagy and apoptosis in human hepatocarcinoma HepG-2 cells through the NF-kB p65 pathway. Acta Pharmacol Sin 2017;38:524-38.
DOI: 10.1038/aps.2016.171.
66. Wu Y., Deng J., Rychahou P.G. et al. Stabilization of Snail by NF-kB is required for inflammation-induced cell migration and invasion. Cancer Cell 2009;15(5):416-28.
DOI: 10.1016/j.ccr.2009.03.016.
67. Huang M., Xin W. Matrine inhibiting pancreatic cells epithelial-mesenchymal transition and invasion through ROS/NF-kB/MMPs pathway.
Life Sci 2018;192:55-61. DOI: 10.1016/j.lfs.2017.11.024.
68. Katsuno Y., Lamouille S., Derynck R. TGF-ß signaling and epithelial-mesenchymal transition in cancer progression. Curr Opin Oncol 2013;25:76-84.
DOI: 10.1097/CCO.0b013e32835b6371.
69. Saitoh M., Endo K., Furuya S. et al. STAT3 integrates cooperative Ras and TGF-ß signals that induce Snail expression. Oncogene 2016;35:1049-57. DOI: 10.1038/onc.2015.161.
70. He Z.J., Zhu F.Y., Li S.S. et al. Inhibiting ROS-NF-KB-dependent autophagy enhanced brazilin-induced apoptosis
in head and neck squamous cell carcinoma. Food Chem Toxicol 2017;101:55-66. DOI: 10.1016/j.fct.2017.01.002.
71. Shen J., Zhao D.S., Li M.Z. TGF-ß1 promotes human gastric carcinoma SGC7901 cells invasion by inducing autophagy. Eur Rev Med Pharmacol Sci 2017;21(5):1013-9.
72. Zhang C., Zhang X., Xu R. et al. TGF-ß2 initiates autophagy via Smad and non-Smad pathway to promote glioma cells' invasion. J Exp Clin Cancer Res 2017; 36:162. DOI: 10.1186/s13046-017-0628-8.
73. Hu S., Wang L., Zhang X. et al. Autophagy induces transforming growth factor-ß-dependent epithelial-mesenchymal transition in hepatocarcinoma cells through cAMP response element binding signalling. J Cell Mol Med 2018;22:5518-32. DOI: 10.1111/jcmm.13825.
74. Sancisi V., Gandolfi G., Ragazzi M. et al. Cadherin 6 is a new RUNX2 target
in TGF-ß signalling pathway.
PLoS One 2013;8:e75489.
DOI: 10.1371/journal.pone.0075489.
75. Yang M., Liu E., Tang L. et al. Emerging roles and regulation of MiT/TFE transcriptional factors. Cell Commun Signal 2018;16:31.
DOI: 10.1186/s12964-018-0242-1.
76. Möller K., Sigurbjornsdottir S., Arnthorsson A.O. et al. MITF has a central role in regulating starvation-induced autophagy in melanoma. Sci Rep 2019;9:1055. DOI: 10.1038/s41598-018-37522-6.
77. Xu Q., Krause M., Samoylenko A. et al. Wnt signaling in renal cell carcinoma. Cancers (Basel) 2016;8:57.
DOI: 10.3390/cancers8060057.
78. Calcagni A., Kors L., Verschuren E. et al. Modelling TFE renal cell carcinoma
in mice reveals a critical role of WNT signaling. Elife 2016;5:e17047. DOI: 10.7554/eLife.17047.
79. Levy C., Khaled M., Fisher D.E. MITF: master regulator of melanocyte development and melanoma oncogene. Trends Mol Med 2006;12:406-14. DOI: 10.1016/j.molmed.2006.07.008.
80. Vachtenheim J., Ondrusova L. Microphthalmia-associated transcription factor expression levels in melanoma cells contribute to cell invasion and proliferation. Exp Dermatol 2015;24:481-4. DOI: 10.1111/exd.12724.
81. Hartman M.L., Czyz M. MITF
in melanoma: mechanisms behind its expression and activity. Cell Mol Life Sci 2015;72:1249-60. DOI: 10.1007/s00018-014-1791-0.
82. Eccles M.R., He S., Ahn A. et al. MITF and PAX3 play distinct roles in melanoma cell migration; outline of a "Genetic Switch" theory involving MITF and PAX3 in proliferative and invasive phenotypes of melanoma. Front Oncol 2013;3:229. DOI: 10.3389/fonc.2013.00229.
83. Bianchi-Smiraglia A., Bagati A., Fink E.E. et al. Microphthalmia-associated transcription factor suppresses invasion by reducing intracellular GTP pools. Oncogene 2017;36:84-96.
DOI: 10.1038/onc.2016.178.
84. Sullivan R.J., Fisher D.E. Understanding the biology of melanoma and therapeutic implications. Hematol Oncol Clin North Am 2014;28:437-53. DOI: 10.1016/j.hoc.2014.02.007.
85. Caramel J., Papadogeorgakis E., Hill L. et al. A switch in the expression
of embryonic EMT-inducers drives the development of malignant melanoma. Cancer Cell 2013;24:466-80. DOI: 10.1016/j.ccr.2013.08.018.
86. Whipple C.A., Brinckerhoff C.E. BRAF (V600E) melanoma cells secrete factors that activate stromal fibroblasts and enhance tumourigenicity. Br J Cancer 2014;111:1625-33.
DOI: 10.1038/bjc.2014.452.
87. Salama A.K., Kim K.B. Trametinib (GSK1120212) in the treatment
of melanoma. Expert Opin Pharmacother 2013;14:619-27.
DOI: 10.1517/14656566.2013.770475.
88. Ferguson J., Arozarena I., Ehrhardt M. et al. Combination of MEK and SRC inhibition suppresses melanoma cell growth and invasion. Oncogene 2013; 32:86-96. DOI: 10.1038/onc.2012.25.
89. Ma X.H., Piao S.F., Dey S. et al. Targeting ER stress-induced autophagy overcomes BRAF inhibitor resistance in melanoma.
J Clin Invest 2014;124:1406-17. DOI: 10.1172/JCI70454.
90. Kinsey C.G., Camolotto S.A., Boespflug A.M. et al. Protective autophagy elicited by RAF^MEK^ERK inhibition suggests a treatment strategy for RAS-driven cancers. Nat Med 2019;25(4):620-7. DOI: 10.1038/s41591-019-0367-9.
91. Kim J., Kundu M., Viollet B., Guan K.L. AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of ULK1. Nat Cell Biol 2011;13(2):132-41.
DOI: 10.1038/ncb2152.
92. Wei S.C., Yang J. Forcing through tumor metastasis: the interplay between tissue rigidity and epithelial-mesenchymal transition. Trends Cell Biol 2016;26(2): 111-20. DOI: 10.1016/j.tcb.2015.09.009.
93. Tojkander S., Gateva G., Lappalainen P. Actin stress fibers - assembly, dynamics and biological roles.
J Cell Sci 2012;125(Pt 8):1855-64. DOI: 10.1242/jcs.098087.
94. Shankar J., Nabi I.R. Actin cytoskeleton regulation of epithelial mesenchymal transition in metastatic cancer cells. PLoS One 2015;10(3):e0119954.
DOI: 10.1371/journal.pone.0119954.
95. Liu C.Y., Lin H.H., Tang M.J. et al. Vimentin contributes to epithelial-mesenchymal transition ancer cell mechanics by mediating cytoskeletal organization and focal adhesion maturation. Oncotarget 2015;6(18):15966-83. DOI: 10.18632/oncotarget.3862.
96. Anesti V., Scorrano L. The relationship between mitochondrial shape and function and the cytoskeleton. Biochim Biophys Acta 2006;1757(5-6):692-9.
DOI: 10.1016/j.bbabio.2006.04.013.
97. Zhao J., Zhang J., Yu M. et al. Mitochondrial dynamics regulates migration and invasion of breast cancer cells. Oncogene 2013;32(40):4814-24. DOI: 10.1038/onc.2012.494.
98. Kast D.J., Dominguez R. The Cytoskeleton-autophagy connection. Curr Biol 2017;27:R318-26.
DOI: 10.1016/j.cub.2017.02.061.
99. Kashatus J.A., Nascimento A., Myers L.J. et al. Erk2 phosphorylation of Drp1 Promotes mitochondrial fission and MAPK-driven tumor growth. Mol Cell
2015;57:537-51.
DOI: 10.1016/j.molcel.2015.01.002.
100. Xie Q., Wu Q., Horbinski C.M. et al. Mitochondrial control by DRP1
in brain tumor initiating cells. Nat Neurosci 2015;18:501-10. DOI: 10.1038/nn.3960.
101. Ji W.K., Hatch A.L., Merrill R.A. et al. Actin filaments target the oligomeric maturation of the dynamin GTPase Drp1 to mitochondrial fission sites. Elife 2015;4:e11553.
DOI: 10.7554/eLife.11553.
102. Xu Y., Lu S. Transforming growth factor-ß1-induced epithelial to mesenchymal transition increases mitochondrial content in the A549 non-small cell lung cancer cell line. Mol Med Rep 2015;11(1):417-21. DOI: 10.3892/mmr.2014.2678.
103. Rambold A.S., Kostelecky B.,
Elia N., Lippincott-Schwartz J. Tubular network formation protects mitochondria from autophagosomal degradation during nutrient starvation. Proc Natl Acad Sci USA 2011;108(25):10190-5. DOI: 10.1073/pnas.1107402108.
104. Gomes L.C., Benedetto G. Di, Scorrano L. During autophagy mitochondria elongate, are spared from degradation and sustain cell viability. Nat Cell Biol 2011;13(5):589-98.
DOI: 10.1038/ncb2220.
cv a cv
cv
us
и
Ш
u
Вклад авторов
О.О. Рябая: обзор публикаций по теме статьи, написание текста рукописи; А.А. Прокофьева: обзор публикаций по теме статьи. Authors' contributions
O.O. Ryabaya: reviewing of publications of the article's theme, article writing; A.A. Prokofieva: reviewing of publications of the article's theme.
X ш
и
ORCID авторов / ORCID of authors
О.О. Рябая / O.O. Ryabaya: https://orcid.org/0000-0001-6295-3497 А.А. Прокофьева / A.A. Prokofieva: https://orcid.org/0000-0002-5281-2559
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 19-015-00447). Funding. This work was supported by Russian Foundation for Basic Research (grant No 19-015-00447).
Статья поступила: 29.04.2020. Принята к публикации: 02.07.2020. Article submitted: 29.04.2020. Accepted for publication: 02.07.2020.
