Resumen de Insights into the molecular mechanisms of apoptosis induced by glucose deprivation
Raffaella Iuralaro
Las células tumorales se caracterizan por una reprogramación metabólica que les permite crecer y proliferar rápidamente. Los cambios metabólicos son impulsados por oncogenes y genes supresores de tumores, y estos cambios están dirigidos a aumentar la glucólisis y rutas biosintéticas y reducir la fosforilación oxidativa. Las células cancerosas dependen de la glucosa, no sólo para producir energía, sino también para sintetizar bio-moléculas necesarias para su proliferación. Estas prefieren realizar la glucólisis en lugar de la fosforilación oxidativa, incluso en presencia de oxígeno. Este fenotipo está relacionado con el hecho de que las células tumorales son más sensibles a la escasez de glucosa. La privación de glucosa puede inducir diferentes tipos de muerte celular, tales como la apoptosis, generalmente a través de la ruta mitocondrial, o la necrosis. Anteriormente, hemos descrito que fibroblastos murinos deficentes en Bax y Bak sometidos a la retirada de glucosa mueren de una manera dependiente de la caspasa-8, e independiente de la vía mitocondrial y de los receptores de muerte. Esta tesis se centra en la comprensión de los mecanismos moleculares de la apoptosis inducida por la privación de glucosa en diferentes líneas celulares. El objetivo fue definir qué plataforma está activando la caspasa-8 bajo privación de glucosa, lo que parece ser diferente del complejo activador de la caspasa-8 (DISC) canónico inducido por los ligandos de muerte. En primer lugar, hemos descrito que las células HeLa sometidas a la privación de glucosa mueren por apoptosis dependiente de caspasas ya que el co-tratamiento con el inhibidor de caspasas Q-VD protege de esta muerte. También mostramos que el Q-VD y el silenciamiento de la caspasa-8 protegen a las células HCT116 deficientes en Bax y Bak de la muerte causada por la retirada de glucosa. Tratamos entonces de aclarar si algún componente del DISC está involucrado en la interacción y activación de la caspasa-8. La sobreexpresión de FLIP no protege de la muerte celular bajo privación de glucosa. Sin embargo, no podemos descartar una contribución de FLIP en nuestro sistema porque los niveles de FLIP expresado exógenamente en células HeLa se reducen por el tratamiento. Entonces, se estudió el papel del Ripoptosoma en la activación de la caspasa-8. El silenciamiento de RIPK1 no impidió la muerte celular. Sin embargo, hemos demostrado que FADD es esencial para la ejecución de la muerte celular bajo la privación de glucosa. Recientemente, se ha demostrado que un DISC intracelular (iDISC) se puede formar tras la inhibición del proteosoma o el estrés del retículo endoplásmico en las membranas autofagosomales, independientemente de los ligandos de muerte. Demostramos por inmunoprecipitación e inmunofluorescencia que bajo privación de glucosa la caspasa-8 interactúa con p62, LC3-II y ATG5, proteínas que se asocian con el autofagosoma. Sin embargo, no hemos podido demostrar translocación significativa de la caspasa-8 a estos orgánulos, o un papel esencial de p62 en activar la caspasa-8 e inducir la apoptosis bajo privación de glucosa. Además, se observó que la privación de glucosa induce por un lado, estrés del retículo endoplásmico en diferentes líneas celulares, como demuestra la inducción de ATF4 y CHOP, y por otro lado la inducción de los receptores de muerte de TRAIL. Hemos demostrado que ATF4, pero no CHOP, es responsable de la inducción de TRAIL-R2 (DR5) después de la retirada de glucosa. Demostramos por inmunoprecipitación que DR5 interacciona con la caspasa-8 y se localiza principalmente en el aparato de Golgi, antes y después del tratamiento, donde tal vez estaría interactuando con FADD y la caspasa-8. Además, el silenciamiento de DR5 en células HeLa protege de la apoptosis causada por la privación de glucosa. Este efecto es más significativo cuando Bcl-XL se expresa de forma estable en estas células lo que sugiere que un componente de la muerte causada por la falta de glucosa podría depender de la vía mitocondrial. Estos datos sugieren que la privación de glucosa podría ser utilizada como posible estrategia terapéutica contra tumores resistentes a la ruta mitocondrial de apoptosis.
