SIRT1/2の阻害は、ヒト肺癌細胞において、ATF4-DDIT4-mTORC1軸を介して、HSPA5アセチル化をアップレギュレーションし、生存率の高いオートファジーを誘導する

Inhibition of SIRT1/2 upregulates HSPA5 acetylation and induces pro-survival autophagy via ATF4-DDIT4-mTORC1 axis in human lung cancer cells.

• Ning Mu
• Yuanjiu Lei
• Yu Wang
• Yingying Wang
• Qinghui Duan
• Guilin Ma
• Xiangguo Liu
• Ling Su

抄録

サーチュインは、抗がん剤ターゲットの有望な新規クラスとして浮上してきました。SIRT1 および SIRT2 の阻害は癌細胞においてアポトーシスを誘導し、これらはオートファジーの調節において多面的な役割を果たしている。本研究では、SIRT1/2特異的阻害剤であるサラミドや、SIRT1/2発現を阻害するsmall interfering RNA（siRNA）を投与することで、ヒトNSCLC細胞においてオートファジーを誘導できることを見出しました。さらに、SIRT1/2 阻害は、ATF4 および DDIT4 の発現量を増加させ、mTORC1 の下流分子である p-RPS6KB1 および p-EIF4EBP1 の発現量を低下させた。さらに、ATF4またはDDIT4をノックダウンすると、サラミド誘発オートファジーが減少し、SIRT1/2阻害はATF4-DDIT4-mTORC1軸を介してオートファジーを誘発することが示唆されました。メカニズム的には、SIRT1/2 阻害は HSPA5 のアセチル化と EIF2AK3 からの解離を引き起こし、ER ストレス応答を引き起こし、ATF4 と DDIT4 のアップレギュレーションを引き起こし、オートファジーを誘発することが示唆された。肺癌細胞でオートファジー遺伝子ATG5をサイレンシングすると、SIRT1/2阻害によりアポトーシス細胞死が増加した。我々のデータは、SIRT1/2の阻害が、HSPA5のアセチル化とATF4およびDDIT4の活性化を介して、NSCLC細胞においてmTORシグナル伝達経路を阻害し、プロサバイバルオートファジーを誘導することを示している。これらの知見は、SIRT1/2阻害剤と薬理学的オートファジー阻害剤との組み合わせによる治療が、がん治療の有効な治療戦略であることを示唆している。

Sirtuins have emerged as a promising novel class of anti-cancer drug targets. Inhibition of SIRT1 and SIRT2 induces apoptosis in cancer cells and they play multifaceted roles in regulating autophagy. In the present study, we found that salermide, a SIRT1/2-specific inhibitor or small interfering RNAs (siRNAs) to block SIRT1/2 expression could induce autophagy in human NSCLC cells. Moreover, SIRT1/2 inhibition increased the expression levels of ATF4 and DDIT4 and downregulated p-RPS6KB1 and p-EIF4EBP1, two downstream molecules of mTORC1. Moreover, ATF4 or DDIT4 knockdown attenuated salermide-induced autophagy, suggesting that SIRT1/2 inhibition induced autophagy through the ATF4-DDIT4-mTORC1 axis. Mechanistically, SIRT1/2 inhibition led to HSPA5 acetylation and dissociation from EIF2AK3, leading to ER stress response and followed by upregulation of ATF4 and DDIT4, triggering autophagy. Silencing of the autophagic gene ATG5 in lung cancer cells resulted in increased apoptotic cell death induced by SIRT1/2 inhibition. Our data show that inhibition of SIRT1/2 induces pro-survival autophagy via acetylation of HSPA5 and subsequent activation of ATF4 and DDIT4 to inhibit the mTOR signaling pathway in NSCLC cells. These findings suggest that combinatorial treatment with SIRT1/2 inhibitors and pharmacological autophagy inhibitors is an effective therapeutic strategy for cancer therapy.