線粒體 ClpP 介導的蛋白水解可誘導癌細胞死亡

圖1. 本篇文章的幾大亮點

首先，研究人員利用基因工程的方法，在人 ClpP 上建造了一個有持續(xù)活性地點突變（Y118A）�；�于 OCL-AML3 和 Z138 腫瘤細胞系，研究人員研究 Y118A 點突變對于腫瘤細胞的影響。研究發(fā)現，Y118A 點突變對腫瘤細胞的凋亡呈濃度依賴性。將含有點突變 Y118A （四環(huán)素-誘導的）的 Z138 細胞系和靜脈注射至 NSG 小鼠中，隨后給予四環(huán)素和溶劑分別處理小鼠。研究發(fā)現，四環(huán)素處理組的生存周期明顯延長。隨后，研究人員用 ADEP1 處理 OCL-AML2 細胞，發(fā)現它可以明顯地減緩細胞的增殖和細胞的活力（如圖2. 所示）。

圖2.線粒體 ClpP 的激活在體內外均可誘導抗腫瘤作用

隨后， 研究人員發(fā)現亞胺普利酮 ONC201 和 ONC212 可有效激活線粒體 ClpP。亞胺普利酮可與 ClpP 相結合，對白細胞和淋巴癌細胞有細胞毒性。亞胺普利酮作為 ClpP 的激活劑通過 ClpP 依賴的方式殺死腫瘤細胞（如圖3. 所示）。

圖3. ONC212 與 ClpP 的結合模型

接下來，研究人員使用 BioID 來驗證化學或基因激活后 ,與 ClpP 相互作用的因子。用 ONC201（0.6 mM）對表達鞭毛-Clpp (WT) 的 T-REx HEK293 細胞進行 48h 的化學活化處理。實驗結果表明，ClpP 超活化后，可減少呼吸鏈復合體亞單位的數量，從而引起細胞凋亡（如圖4.所示）。

圖4. ClpP 超活化減少呼吸鏈復合體亞單位數量引起細胞凋亡

基于體外細胞實驗結果已表明，ClpP 的超活化可引起腫瘤細胞的凋亡。研究人員在裸鼠內對亞胺普利酮的生物學效力進行了檢測。動物實驗結果表明，亞胺普利酮激活ClpP 可使裸鼠體內的腫瘤體積明顯減小，延長裸鼠的生存周期。因此，亞胺普利酮激活 ClpP 在體內具有抗腫瘤作用。

圖5.亞胺普利酮激活 ClpP 在體內具有抗腫瘤作用

參考文獻

Ishizawa J, et al. Mitochondrial ClpP-MediatedProteolysis Induces Selective Cancer Cell Lethality. Cancer Cell. 2019 Apr 24. pii:S1535-6108(19)30160-6.

小M 的小思考：

線粒體酪蛋白水解酶 P(ClpP)通過降解錯折疊蛋白，在線粒體蛋白質量控制中起著重要作用。通過遺傳學和化學方法，Ishizawa 等研究人員發(fā)現，蛋白酶的過度激活選擇性降解其呼吸鏈蛋白底物，破壞線粒體結構和功能，而不影響正常細胞的功能，選擇性地殺死癌細胞，且該過程與 p53 狀態(tài)無關。同時發(fā)現，亞胺普利酮是 ClpP 的有效激活劑。通過生物化學和晶體學研究表明，亞胺普利酮與 ClpP 非共價結合，并通過不同的結構變化誘導蛋白水解。目前正在進行臨床試驗。研究人員，提出了通過激活線粒體蛋白水解誘導癌細胞死亡的新方式。

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