БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 10, с. 1452 - 1463
УДК 577.12
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТКА ПИТАТЕЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ ПРОИСХОДИТ НЕЗАВИСИМО ОТ АУТОФАГИИ
© 2020
Н.В. Первушин1, В.В. Сеничкин1, А.А. Капуста1, А.С. Горбунова1,
В.О. Каминский2, Б. Животовский1,2, Г.С. Копеина1*
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет фундаментальной медицины,
119991 Москва, Россия; электронная почта: lirroster@gmail.com
2 Институт медицины окружающей среды, Каролинский институт, 17177 Стокгольм, Швеция
Поступила в редакцию 10.07.2020
После доработки 07.08.2020
Принята к публикации 26.08.2020
В условиях недостатка питательных веществ в опухолевых клетках наблюдается деградация антиапоптоти
ческого белка Mcl 1, являющегося мишенью таргетной терапии онкологических заболеваний. При этом
происходит усиление чувствительности злокачественных клеток к химиотерапевтическим препаратам. По
казано, что ограничение питательных веществ (ОПВ) ведет к блокированию синтеза белка Mcl 1, однако
механизмы деградации Mcl 1 в таких условиях остаются невыясненными. В данной работе исследовали
вклад аутофагии и протеасомной деградации в регуляцию уровня Mcl 1 при недостатке питательных ве
ществ. Установлено, что снижение уровня белка Mcl 1 в опухолевых клетках в указанных условиях не зави
сит от процесса макроаутофагии и происходит в результате его протеасомной деградации.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: апоптоз, аутофагия, Mcl 1, недостаток питательных веществ, аденокарцинома.
DOI: 10.31857/S0320972520100115
ВВЕДЕНИЕ
ния и роста опухолей являются мутации в гене
тическом материале клеток и последующее не
Одной из основных задач современной меди
контролируемое деление перерожденных кле
цины является борьба с онкологическими забо
ток. В процессе онкогенеза клетки способны
леваниями. По данным Всемирной организации
приобретать устойчивость к различным типам
здравоохранения, опухолевые заболевания еже
программируемой клеточной гибели (ПКГ),
годно уносят жизни ~10 млн человек. Установле
включая апоптоз, который имеет большое значе
но, что одними из важнейших причин появле
ние в противоопухолевой защите организма [1,
2]. В регуляции апоптоза участвуют различные
гены и их продукты, среди которых важную роль
Принятые сокращения: Atg proteins - семейство
белков, участвующих в процессе макроаутофагии; Bcl 2 - играют белки семейства Bcl 2, представленного
белок B клеточной лейкемии/лимфомы 2; ECL - усилива
как антиапоптотическими, так и проапоптоти
ющий хемилюминесценцию субстрат, содержащий люми
нол; ERK - киназы, регулируемые внеклеточными сигна
ческими членами. Повышенная экспрессия ан
лами; FACS - сортировка клеток с активированной флуо
тиапоптотических белков данного семейства
ресценцией; FITC - флуоресцеинизотиоцианат; GAPDH - (Bcl 2, Bcl xL и Mcl 1) является одним из расп
глицеральдегид 3 фосфатдегидрогеназа; HBSS - среда, ространенных механизмов устойчивости опухо
обедненная питательными веществами; Hsp - белки теп
левых клеток к апоптозу. Среди антиапоптоти
лового шока; MAPK - митоген активируемая протеинки
наза; Mcl 1 - белок лейкемии миелоидных клеток 1;
ческих представителей семейства Bcl 2 выделя
mTORC1 - комплекс 1, содержащий мишень рапамицина
ется белок Mcl 1, который имеет ряд особеннос
млекопитающих; PARP - поли(ADP рибозо) полимераза; тей, отличающих его от других белков. Во пер
PI3K - фосфатидилинозитол 3 киназа; PBS - фосфатный
вых, Mcl 1 (37,2 кДа) по мол. массе превосходит
солевой буфер; PEST последовательности - последова
тельности, богатые пролином (P), глутаминовой кислотой
такие антиапоптотические белки, как Bcl 2 и
(E), серином (S) и треонином (T); PMSF - фенилметил
Bcl xL (оба - 26 кДа), что связано с наличием
сульфонилфторид; SD - депривация сыворотки; SDS - большого N концевого регуляторного участка,
додецил сульфат натрия; Ub - убиквитин; USP9X - де
включающего в себя последовательности сигна
убиквитиназа, убиквитин специфичная пептидаза 9; ЙП -
ла митохондриальной локализации и PEST
йодид пропидия; ОПВ - ограничение питательных ве
ществ; ПААГ - полиакриламидный гель; ПКГ - програм
(PEST последовательности, богатые пролином,
мируемая клеточная гибель.
глутаминовой кислотой, серином и треонином,
* Адресат для корреспонденции.
присущи белкам, подверженным быстрой дегра
1452
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1453
дации), что, в свою очередь, обуславливает ко
тофагии осуществляется при участии белков
роткое время полужизни данного белка [3]. Во
шаперонов цитоплазмы семейства Hsp 70 и раз
вторых, Mcl 1 способен быстро деградировать в
личных вспомогательных белков, регулирую
результате действия различных стрессовых сти
щих направленный транспорт частично денату
мулов [4]. Кроме того, как и другие антиапопто
рировавших белков из цитоплазмы в полость
тические белки семейства Bcl 2, Mcl 1 является
лизосомы для последующей деградации [14].
необходимым фактором для выживания различ
Как было отмечено выше, основным стиму
ных типов клеток и может быть рассмотрен в ка
лом к активации аутофагии наряду с поврежден
честве возможной мишени таргетной терапии
ными органеллами или денатурировавшими
онкологических заболеваний [5-7].
белками является недостаток питательных ве
Несколькими исследовательскими группами
ществ. В этой работе нами были использованы
(включая нашу) было показано, что антиапоп
два экспериментальных подхода для создания
тотический белок Mcl 1 подвержен деградации
условий ОПВ: культивирование клеток в бессы
в условиях ограничения питательных веществ
вороточной среде (условия SD) и среде HBSS.
(ОПВ) [8-10]. Однако механизмы этого процес
Первый подход представляет собой условия
са в настоящее время недостаточно изучены.
депривации сыворотки (SD). Удаление сыворот
Так как ОПВ является одним из основных сти
ки из культуральной среды может приводить к
мулов активации аутофагии, можно предполо
различным биохимическим и молекулярным
жить, что снижение уровня Mcl 1 в раковых
изменениям в раковых клетках, поскольку сы
клетках в условиях недостатка питательных ве
воротка содержит не только питательные веще
ществ происходит по этому механизму, предс
ства (белки, витамины, жирные кислоты и т.д.),
тавляющему собой высококонсервативный про
но и факторы роста, которые стимулируют мо
цесс катаболизма различных клеточных компо
лекулярные каскады, регулирующие клеточный
нентов в аутолизосомах.
рост и пролиферацию - PI3K/Akt/mTORC1 и
Аутофагия является не только одним из ти
Ras/Raf/MAPK [15, 16]. Снижение доступности
пов ПКГ, но и важным адаптационным меха
питательных веществ стимулирует процессы ау
низмом, поскольку она отвечает за утилизацию
тофагии напрямую, в то время как уменьшение
поврежденных органелл и белков [11]. В зависи
стимуляции каскадов PI3K/Akt/mTORC1 и
мости от механизмов доставки компонентов
Ras/Raf/MAPK ведет к ослаблению антиапопто
клеток к лизосомам различают несколько типов
тической защиты раковых клеток и подавлению
аутофагии, такие как шаперон зависимую ауто
метаболических процессов, способствуя актива
фагию, микроаутофагию и макроаутофагию. В
ции процессов аутофагии [17].
случае микроаутофагии транспорт макромоле
Второй экспериментальной моделью усло
кул и фрагментов мембран клеток в лизосому
вий ОПВ является культивирование клеток в
обеспечивается путем инвагинации ее мембра
среде HBSS, которая является более сильным
ны. Этот тип часто наблюдается у дрожжевых
стимулом активации аутофагии по сравнению с
микроорганизмов, но редко встречается у мле
условиями SD, так как в случае HBSS клетки
копитающих [12]. В случае макроаутофагии
культивируются в водно солевом растворе, со
происходит образование аутофагосом, предс
держащем D глюкозу, и полностью лишены не
тавляющих собой двухмембранные структуры,
только сыворотки, что достигается при исполь
которые изолируют цитоплазматические ком
зовании модели SD, но и всех аминокислот [18].
поненты, подлежащие деградации. Далее ауто
Необходимо подчеркнуть, что процессы ау
фагосомы сливаются с лизосомами, что ведет к
тофагии и апоптоза находятся в тесной взаимос
образованию аутофаголизосом, в которых со
вязи. Так, например, антиапоптотические бел
держимое аутофагосом подвергается расщепле
ки, в том числе и Mcl 1, препятствуют не только
нию. Контроль макроаутофагии, которая вклю
апоптозу, но и аутофагическим процессам за
чает в себя процессы деградации рибосом, эн
счет нейтрализации белка Beclin 1, который
доплазматического ретикулума, митохондрий и
способствует протеканию аутофагии [19]. Кроме
других органелл, а также нуклеиновых кислот,
того, Mcl 1 может не только взаимодействовать
липидов, белков, обеспечивается специфичес
с Beclin 1, но и вести к уменьшению его уровня,
кими белками семейства Atg [13]. Данный вид
что происходит в результате конкуренции между
аутофагии является наиболее изученным в нас
Mcl 1 и Beclin 1 за связывание с деубиквитина
тоящее время, поэтому в дальнейшем термин
зой USP9X, препятствующей протеасомной дег
«аутофагия» будет использоваться для обозначе
радации обоих белков [20]. Таким образом,
ния макроаутофагии. Наконец, существует ша
уменьшение концентрации Mcl 1 может стиму
перон зависимая аутофагия, для которой не
лировать аутофагию, однако клеточный ответ
требуется формирования везикул. Этот тип ау
(апоптотический или аутофагический) в резуль
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
1454
ПЕРВУШИН и др.
тате снижения уровня Mcl 1 будет определяться
апоптотического белка Mcl 1 в условиях недос
балансом апоптотических (про и антиапопто
татка питательных веществ в опухолевых клет
тические белки семейства Bcl 2) и аутофагичес
ках. В качестве экспериментальной модели бы
ких (Atg белки) факторов. Наконец, аутофагия
ли использованы клетки трех раковых линий че
играет двойственную роль в развитии опухоле
ловека - аденокарциномы яичника Caov 4,
вых заболеваний. С одной стороны, она может
шейки матки HeLa и легкого U1810. Для индук
стимулировать клеточную гибель, регулируя
ции апоптотической гибели применяли химио
деградацию про и антиапоптотических факто
терапевтический ДНК повреждающий агент
ров (например, белков семейства Bcl 2 [21]). С
цисплатин, который используют для лечения
другой стороны, данный процесс позволяет
этих типов рака.
адаптироваться клеткам к стрессовым условиям,
так как повышает выработку энергии и удаляет
поврежденные органеллы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Другим возможным механизмом снижения
уровня антиапоптотического белка Mcl 1 в ус
Культивирование клеток. Исследования были
ловиях ОПВ могут являться процессы протеа
проведены на культурах клеток линий аденокар
сомной деградации. В ряде работ была показана
циномы яичника Caov 4, шейки матки HeLa и
значимость этого механизма для Mcl 1, что де
легкого U1810 (клетки дикого типа и нокаутные
тально рассмотрено в работе [6]. Убиквитиниро
по аутофагии - U1810 ATG13KO). Клетки выра
вание Mcl 1 и его последующая деградация в
щивали в СО2 инкубаторе (5% ная СО2) при
протеасомах в ответ на действие различных сти
37°С в среде DMEM («Gibco», США) или RPMI
мулов определяет короткое время жизни данно
(«Gibco»), содержащей 10% ную телячью сыво
го белка [6]. Стоит отметить, что степень убик
ротку («Gibco») и 5 мл раствора пирувата натрия
витинирования Mcl 1, как и других белков,
с исходной концентрацией 11 мг/мл («ПанЭко»,
контролируется балансом активностей убикви
Россия) в присутствии антибиотиков (пеницил
тинлигаз (Mule, Parkin, Trim17 и др.) и деубик
лин, стрептомицин, 100 ед/мл). Для экспери
витиназ (USP9X, USP13, Ku70 и др.), что наг
ментов были взяты клетки в логарифмической
лядно демонстрирует тесную взаимосвязь про
фазе роста.
цессов апоптоза и протеасомной деградации [6].
Экспериментальная модель ОПВ. Условия ог
Убиквитинлигазы обеспечивают деградацию
раничения питательных веществ создавали с по
своих субстратов за счет присоединения остат
мощью двух моделей: 1) условия SD: культиви
ков убиквитина. Деубиквитиназы, напротив,
рование клеток в среде DMEM и RPMI в присут
повышают стабильность белков, противодей
ствии только антибиотиков без добавления те
ствуя работе убиквитинлигаз. Первой убикви
лячьей сыворотки и пирувата; 2) условия HBSS:
тинлигазой, для которой была обнаружена спо
культивирование клеток в водно солевом раст
собность регуляции Mcl 1, была Mule. Интерес
воре, в котором присутствовала D глюкоза, но
но, что Mule способна избирательно контроли
отсутствовали аминокислоты и сыворотка.
ровать уровень Mcl 1, не взаимодействуя с анти
Реагенты. В экспериментах были использо
апоптотическими белками Bcl xL или Bcl 2.
ваны индуктор клеточной гибели цисплатин
Также в качестве убиквитинлигазы Mcl 1 был
(«ТЕВА», Израиль) в концентрации 70 мкМ, ин
отмечен белок Parkin, участвующий в процессах
гибитор аутофагии Бафиломицин А1 («Sigma»,
митофагии (селективное разрушение митохонд
США) в концентрации 50 нМ, ингибитор протеа
рий путем аутофагии). Убиквитинлигаза Trim17
сом MG 132 («Sigma») в концентрации 10 мкМ
и деубиквитиназа USP9X регулируют деграда
и селективный антагонист белка Mcl 1 S63845
цию Mcl 1 после его фосфорилирования. Нако
(«Active Biochem», Китай) в указанных в экспе
нец, к деубиквитиназам Mcl 1 относится белок
рименте концентрациях.
Ku70, участвующий в репарации ДНК [6].
FACS анализ. После культивирования кле
Ранее нами было показано, что ингибирова
ток в условиях, указанных в описании экспери
ние протеасомной деградации в клетках адено
мента, клетки отделяли от культурального плас
карциномы яичника Caov 4 и аденокарциномы
тика с помощью 0,25% ного трипсина («Gibco»)
шейки матки HeLa, культивируемых как в стан
и переносили в кондиционированную среду. За
дартных условиях, так и при ОПВ, приводило к
тем клетки центрифугировали
(200-300
g,
стабилизации Mcl 1 [8]. Однако не была иссле
5 мин, 4°С), дважды промывали холодным раст
дована роль процессов аутофагии в регуляции
вором PBS («ПанЭко») и осадок ресуспендиро
уровня Mcl 1 в условиях ОПВ.
вали в PBS (100 мкл на 1 млн клеток). ~100 тыс.
Целью настоящей работы являлась оценка
клеток (10 мкл) переносили в 200 мкл 1х аннек
вклада аутофагии в уменьшение уровня анти
син связывающего буфера («BD Biosciences»,
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1455
США), и анализ популяции клеток проводили с
дели исследовали уровень маркера аутофагии
помощью проточного цитофлуориметра BD
белка LC3 в клетках линий Caov 4 и HeLa во
FACSCanto II («BD Biosciences») и программно
всех анализируемых группах. Стимулирование
го обеспечения («BD FACSDiva», США), как
аутофагии приводит к конъюгации LC3 I с фос
описано ранее [8].
фатидилэтаноламином и появлению активной
Гель электрофорез белков в ПААГ в присут
формы LC3 II, которая обладает большей
ствии SDS и Вестерн блот анализ. Клеточный
электрофоретической подвижностью и детекти
осадок ресуспендировали в 50 ± 25 мкл RIPA
руется в геле ниже, чем LC3 I [24]. Таким обра
буфера (50 мМ Tris HCl, pH 7,4, 137 мМ NaCl,
зом, повышение соотношения LC3 II/ LC3 I,
0,1% ный SDS, 0,5% ный дезоксихолат, 1%
как правило, свидетельствует об усилении в
ный Triton X 100, 0,01% ный PMSF, коктейль
клетке процессов аутофагии [25].
ингибиторов протеаз («Roche», Швейцария)) и
Для анализа уровня аутофагии клетки Caov
инкубировали на льду в течение 20 мин. После
4 и HeLa инкубировали в стандартной среде или
центрифугирования (16 000 g, 15 мин, 4°С) часть
в условиях SD c добавлением цисплатина или
супернатанта была взята для определения коли
без него в течение 2, 6, 12 или 18 ч, в качестве
чества белка в лизатах с помощью набора Pierce
контроля использовали инкубацию клеток в те
BCA Protein Assay Kit («Thermo Scientific»,
чение 2 ч в стандартной среде.
США). Другую часть супернатанта использова
Вестерн блот анализ показал, что в условиях
ли для Вестерн блот анализа, как описано ра
SD происходило накопление LC3 II, что свиде
нее [8]. В экспериментах были использованы
тельствует о выраженном усилении аутофагии
первичные антитела к следующим белкам:
уже спустя 2 ч культивирования вне зависимос
PARP («Abcam», ab74290, Великобритания), р62
ти от присутствия цисплатина (рис. 1, а). По ме
(«Abcam», ab56416 ), LC3B («Abcam», ab51520),
ре протекания процессов аутофагии в клетках
Mcl 1 («Cell Signaling», США), K48 Ub («Cell
может наблюдаться снижение уровня LC3 II за
Signaling», #4289S), total Ub («Cell Signaling»,
счет интенсивной деградации этого белка. Дан
#3933), тубулин альфа («Abcam», ab4074, Вели
ный феномен широко известен из научной ли
кобритания), GAPDH («Cell Signaling, #2118). В
тературы, поэтому для корректной оценки ин
качестве вторичных использовали антитела,
тенсивности аутофагии рекомендуют использо
конъюгированные с пероксидазой хрена, к кро
вать ингибиторы протеаз или проводить оценку
личьему или мышиному IgG («Abcam», ab97200
уровня LC3 II в различные временные точки
и ab97046 соответственно). Разведения антител
[24]. Последний подход был применен в рамках
были выбраны в соответствии с рекомендация
настоящей работы, и выраженное накопление
ми производителя.
LC3 II в ранние часы инкубации позволило сде
Статистический анализ проводили с по
лать вывод об интенсификации процессов ауто
мощью U критерия Манна-Уитни. Обработку
фагии в условиях SD.
результатов измерений концентрации белка,
Обработка клеток цисплатином может при
клеточной гибели (FACS анализ), а также ста
водить к накоплению активных форм кислорода
тистический анализ данных проводили с по
(АФК) и, соответственно, повреждениям кле
мощью программного обеспечения Microsoft
точных органелл [26]. В таких условиях в клетке
Excel.
будут дополнительно стимулироваться процес
сы аутофагии для удаления поврежденных
структур и поддержания жизнеспособности.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Поэтому уровень маркеров аутофагии был также
проанализирован в клетках обеих линий, инку
Депривация сыворотки ведет к усилению про
бированных в присутствии цисплатина в стан
цессов аутофагии в раковых клетках независимо
дартной или бессывороточной среде. Показано,
от присутствия цисплатина. Согласно литера
что добавление цисплатина не влияло значи
турным данным, удаление факторов роста и
тельным образом на перераспределение двух
питательных веществ из среды может приво
форм LC3 в течение 18 ч после начала инкуба
дить к усилению процессов аутофагии [22, 23].
ции (рис. 1, а). Некоторое снижение уровня
Для оценки потенциальной роли аутофагии в
LC3 II в сравнении с культивированием клеток
деградации белка Mcl 1 был проведен анализ
Caov 4 и HeLa в условиях SD может быть след
уровня аутофагии при использовании циспла
ствием взаимного влияния между апоптозом и
тина как в стандартной, так и бессывороточной
аутофагией. Как было замечено ранее, запуск
средах.
апоптоза может препятствовать протеканию ау
Для определения интенсивности процессов
тофагии, а подавление аутофагии может усили
аутофагии в выбранной экспериментальной мо
вать апоптотический ответ клеток [19].
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
1456
ПЕРВУШИН и др.
а
в
г
б
Рис. 1. а - Анализ индукции аутофагии в клетках Caov 4 и HeLa в условиях ОПВ; б - анализ изменений уровня Mcl 1 в
условиях ОПВ в клетках HeLa; в - анализ изменений уровня Mcl 1 и оценка клеточной гибели в клетках Caov 4 и HeLa
при действии ингибитора аутофагии Бафиломицина A1 (50 нМ) методом Вестерн блота ; г - оценка клеточной гибели в
клетках Caov 4 и HeLa при действии ингибитора аутофагии Бафиломицина A1 (50 нМ) методом проточной цитофлуори
метрии с окраской Аннексином V FITC и йодидом пропидия; % гибели клеток - суммарный % популяции Аннексин/ЙП +/-,
Аннексин/ЙП +/+ и Аннексин/ЙП -/+ клеток. SD - депривация сыворотки; цис, 70 мкМ - 70 мкМ цисплатина; ч - ча
сы инкубации; баф, 50 нМ - 50 нМ ингибитора аутофагии Бафиломицина; LC3I и LC3II - нелипидированная и липиди
рованная формы LC3 соответственно; GAPDH - белковый маркер загрузки геля. Данные представлены как среднее ±
стандартное отклонение, n = 3; * p < 0,05 (U тест)
Ингибирование аутофагии оказывает разно
стрирует уникальность условий SD, биологичес
направленный эффект на выживаемость раковых
кие эффекты которых зависят как от типа кле
клеток. Как отмечено выше, в процессе аутофа
точных линий, так и от времени культивирова
гии происходит деградация различных белков.
ния [16].
По данным Вестерн блот анализа было выявле
Также была проведена оценка влияния инги
но, что в клетках Caov 4 и HeLa обработка цис
биторов аутофагии на уровень антиапоптоти
платином приводила к выраженному падению
ческого белка Mcl 1. С этой целью клетки Caov
Mcl 1 как в нормальной, так и в бессывороточ
4 и HeLa были предварительно обработаны ин
ной среде (рис. 1, в).
гибитором аутофагии Бафиломицином A1 (ин
Примечательно, что в выбранных времен
гибитор Н(+) АТФазы вакуолярного типа, ко
ных рамках (18 ч инкубации) использование
торый влияет на слияние аутофагосом с лизосо
бессывороточной среды без добавления циспла
мами) в концентрации 50 нМ, после чего кле
тина по сравнению со стандартными условиями
точную гибель индуцировали 70 мкМ цисплати
культивации приводило к незначительному по
на в стандартной или бессывороточной средах в
нижению уровня Mcl 1 в клетках HeLa и даже к
течение 18 ч. Как уже было упомянуто ранее, об
некоторому повышению уровня этого белка в
эффективности ингибирования аутофагии су
клетках Caov 4, в то время как более короткий
дили по накоплению форм LC3 I и LC3 II, а
интервал инкубации (6 ч) в условиях SD на этих
также по уровню белка p62, который отвечает за
клеточных линиях вел к понижению уровня
доставку убиквитинилированных белков в ауто
Mcl 1, которое было особенно выражено в клет
фагосомы.
ках HeLa (рис. 1, б). Данный феномен был опи
Вестерн блот анализ показал, что действие
сан нами ранее [8]. Это обстоятельство демон Бафиломицина A1 ведет к стабилизации Mcl 1 в
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1457
зависимости от способа обработки и типа кле
накопление Mcl 1 при ингибировании аутофа
ток. Так, в клетках Caov 4 Бафиломицин A1 вел
гии в клетках HeLa, обработанных цисплатином
к стабилизации Mcl 1 в клетках, обработанных
в условиях SD, коррелирует со снижением кле
цисплатином, как в стандартной, так и в бессы
точной гибели. Следовательно, Mcl 1 может
вороточной средах. В клетках HeLa стабилизи
представляться одним из факторов, который от
рующий эффект Бафиломицина A1 на Mcl 1
вечает за наблюдаемый феномен. Так, ингиби
наблюдался только при обработке цисплатином
рование Mcl 1 с помощью BH3 миметика
в условиях SD (рис. 1, в).
S63845 приводило к более высокому уровню ги
Kлеточная гибель регистрировалась по появ
бели клеток линии HeLa по сравнению с клетка
лению одного из маркеров апоптоза - фрагмен
ми Caov 4, что говорило о зависимости жизне
та p89 белка PARP (поли(АДР рибозо) полиме
способности клеток HeLa от этого белка [Рис.
раза). PARP участвует в процессе репарации
S1 в приложении этой статьи на сайте журнала
повреждений ДНК. Расщепление PARP эффек
торными каспазами ведет к его инактивации и
Springer (Link.springer.com)].
свидетельствует об интенсивности протекания
Снижение уровня Mcl 1 в клетках U1810 наб
процессов апоптоза в клетке [27]. Стоит отме
людается в условиях HBSS, но не в условиях SD.
тить, что добавление Бафиломицина A1 снижа
С целью анализа процессов аутофагии в нашей
ло протеолиз PARP и накопление его фрагмента
лаборатории была создана мутантная линия
р89 после обработки клеток HeLa цисплатином
клеток аденокарциномы легкого U1810, нокаут
в условиях SD, что свидетельствовало об умень
ных по гену ATG13, кодирующему одноименный
шении уровня клеточной гибели, в то время как
белок, отвечающий за формирование фагосом
в клетках Caov 4 аналогичные условия вели к
[29]. Для дальнейшего изучения вклада аутофа
увеличению гибели клеток (рис. 1, в).
гии в уменьшение уровня белка Mcl 1 в раковых
С целью количественной оценки влияния
клетках использовали как данную нокаутную
ингибирования аутофагии посредством Бафи
линию U1810 ATG13КО, так и клетки дикого
ломицина A1 на величину апоптотической по
типа U1810. В экспериментах использовали не
пуляции при действии цисплатина был прове
только условия SD, но и вторую модель ОПВ -
ден цитофлуориметрический анализ с окраской
культивирование клеток в среде HBSS [18]. Для
Аннексином V FITC и йодидом пропидия кле
анализа уровня аутофагии клетки U1810 инку
ток Caov 4 и HeLa, обработанных Бафиломици
бировали в стандартной среде (среда RPMI), в
ном A1 в конечной концентрации 50 нМ. Время
условиях ОПВ в течение 2, 6, 12 или 18 ч, в каче
инкубации обеих клеточных линий с цисплати
стве контроля клетки инкубировали в течение
ном составляло 18 ч. Показано, что в клетках
2 ч в стандартной среде. Методом Вестерн блот
Caov 4 при действии цисплатина независимо от
анализа был оценен уровень белка Mcl 1, а так
среды культивирования Бафиломицин A1 ведет
же уровень маркеров аутофагии (белков LC3 и
к небольшому увеличению популяции гибну
р62). Показано, что условия SD не влияли на
щих клеток (т.е. клеток, которые прокрашива
уровень белка Mcl 1 в клетках U1810, в то время
лись Аннексином V FITC и/или йодидом про
как культивация клеток в среде HBSS на более
пидия). В то же время в клетках HeLa Бафило
поздних временных точках (12 и 18 ч) приводи
мицин A1 приводил к выраженному снижению
ла к снижению уровня Mcl 1 практически в 2
(свыше 20% от общего числа клеток в популя
раза (рис. 2).
ции) клеточной гибели при действии цисплати
Важно отметить, что и условия SD, и условия
ном в условиях SD, в то время как в стандартной
HBSS приводили к эффективному запуску ауто
среде эффект был минимален (рис. 1, г).
фагии, несмотря на различие уровней LC3 II в
Ингибирование аутофагии может оказывать
используемых экспериментальных моделях. Эту
различный эффект на выживаемость опухоле
разницу можно объяснить тем, что при усиле
вых клеток, зависящий не только от типа кле
нии уровня аутофагии деградация LC3 II может
ток, но и от способа индукции клеточной гибе
происходить быстрее преобразования формы
ли. Подобный результат согласуется с современ
LC3 I в LC3 II, что осложняет анализ измене
ными представлениями о роли аутофагии в от
ния соотношения LC3 II/LC3 I в разных усло
вете опухолевых клеток на различные химиоте
виях. Такая деградация отражается в сниженном
рапевтические соединения [28]. Поскольку ин
соотношении LC3 II/LC3 I и может быть не
гибирование аутофагии затрагивает множество
правильно интерпретирована [24, 30]. Тем не
анти и проапоптотических факторов, различа
менее, в условиях HBSS наблюдалась более вы
ющийся ответ клеток Caov 4 и HeLa на действие
раженная деградация белка р62, чем в условиях
Бафиломицина A1 может быть вызван стабили
SD, что свидетельствует о высокой интенсив
зацией различных белков. Стоит отметить, что
ности процесса аутофагии.
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
1458
ПЕРВУШИН и др.
Рис. 2. Анализ индукции аутофагии и изменений уровня Mcl 1 в клетках U1810 в условиях ОПВ методом Вестерн блота. SD
(депривация сыворотки); HBSS - культуральная среда, обедненная питательными веществами; ч - часы инкубации; LC3 I
и LC3 II - нелипидированная и липидированная формы LC3 соответственно; GAPDH - белковый маркер загрузки геля
Таким образом, более «жесткие» условия
людалось как в случае нокаутных по аутофагии
ОПВ, полученные с помощью культивирования
клеток U1810 ATG13КО, так и при применении
клеток U1810 в среде HBSS, приводили к выра
Бафиломицина А1 (рис. 3). Таким образом, сум
женной деградации белка Mcl 1, чего не наблю
мируя полученные результаты, сделан вывод,
далось в случае инкубирования в бессывороточ
что деградация Mcl 1, наблюдаемая в условиях
ной среде.
ОПВ, не связана с процессами аутофагии.
Снижение уровня Mcl 1 в клетках U1810 в ус
Снижение уровня Mcl 1 в клетках U1810 в ус
ловиях HBSS происходит как при генетическом
ловиях HBSS происходит вследствие протеасом
нокауте Atg13, так и при ингибировании аутофа
ной деградации белков. Как было показано вы
гии с помощью Бафиломицина А1. Для выясне
ше, деградация Mcl 1 при культивировании в
ния причин деградации Mcl 1 в условиях, сти
среде HBSS происходила вне зависимости от
мулирующих аутофагию, к клеткам U1810, рас
процессов аутофагии. Вследствие этого было
тущим в стандартных условиях и среде HBSS,
выдвинуто предположение, что потенциальной
был добавлен ингибитор аутофагии Бафиломи
причиной снижения уровня данного антиапоп
цин A1 в концентрации 50 нМ. Аналогичным
тотического белка может стать усиление протеа
образом были обработаны клетки U1810
сомной деградации в условиях резкого ограни
ATG13КО, в которых нарушена возможность
чения питательных веществ. С этой целью к
протекания процесса аутофагии. Клетки куль
клеткам U1810, культивируемым в стандартных
тивировали в указанных условиях в течение 18 ч.
условиях или в среде HBSS, был добавлен инги
Методом Вестерн блот анализа был оценен
битор протеасом MG 132 в концентрации
уровень белка Mcl 1, а также уровень маркеров
10 мкМ за 2 ч до приготовления клеточных лиза
аутофагии (белков LC3 и р62). Показано, что
тов. Аналогичным образом были обработаны
снижение уровня Mcl 1 в условиях HBSS наб
клетки U1810 ATG13КО, в которых нарушена
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1459
возможность протекания процессов аутофагии.
то время как в аналогичных условиях в клетках
Методом Вестерн блот анализа оценивали уро
U1810 ATG13КО - отсутствие этой стабилиза
вень белка Mcl 1, а также уровень маркеров
ции, что, по видимому, связано с усилением ги
протеасомной деградации белков (общего убик
бели нокаутных по аутофагии клеток при куль
витина и убиквитина К48 - цепи полиубикви
тивировании в среде HBSS [31]. Более того, в ус
тина, конъюгированные через остаток лизина
ловиях HBSS снижался уровень общего убикви
К48). Было показано, что уровень короткоживу
тина и убиквитина К48, наибольшая разница с
щего белка Mcl 1 возрастал в несколько раз под
инкубацией в нормальной среде была детекти
действием ингибитора протеасом MG 132 в
рована при использовании ингибитора протеа
обеих линиях клеток при культировании в стан
сом. Суммарно эти данные свидетельствуют о
дартной среде, причем более выраженное увели
том, что выращивание клеток в среде HBSS ве
чение Mcl 1 наблюдалось в клетках U1810
дет к торможению процессов протеасомной де
ATG13КО (рис. 4). Кроме того, в стандартных
градации, что согласуется с литературными дан
условиях роста уровень общего убиквитина и
ными [32]. Таким образом, было продемонстри
убиквитина К48 был выше в клетках U1810
ровано, что в условиях недостатка питательных
ATG13КО по сравнению с клетками дикого ти
веществ деградация антиапоптотического белка
па. Данная разница увеличивалась при обработ
Mcl 1 происходила по протеасомному пу
ке клеток ингибитором протеасом MG 132, что
ти (рис. 4).
свидетельствует о том, что в нокаутных по ауто
фагии клетках U1810 ATG13КО более интенсив
но происходят процессы протеасомной деграда
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ции по сравнению с клетками U1810 при куль
тивировании в стандартной среде. В условиях
В данной работе были изучены механизмы
HBSS наблюдалось уменьшение стабилизации
деградации антиапоптотического белка Mcl 1 в
Mcl 1 в клетках U1810 при обработке MG 132, в
условиях недостатка питательных веществ. С
Рис. 3. Анализ индукции аутофагии и изменений уровня Mcl 1 в клетках U1810 и U1810 ATG13KO при действии ингиби
тора аутофагии Бафиломицина A1 (50 нМ) методом Вестерн блота. Wt - клетки U1810; КО - клетки U1810 ATG13KO;
баф, 50 нМ - 50 нМ ингибитора аутофагии Бафиломицина A1; HBSS - культуральная среда, обедненная питательными
веществами; ч - часы инкубации; LC3 I и LC3 II - нелипидированная и липидированная формы LC3 соответственно;
GAPDH - белковый маркер загрузки геля
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
1460
ПЕРВУШИН и др.
Рис. 4. Анализ изменений уровня Mcl 1 и количественной оценки убиквитинилирования в стандартных условиях и усло
виях ОПВ в клетках U1810 и U1810 ATG13KO методом Вестерн блота. MG 132 - 10 мкМ ингибитора протеасом MG 132;
HBSS - культуральная среда, обедненная питательными веществами; ч - часы инкубации; K48 Ub - цепи полиубиквити
на, конъюгированные через остаток лизина К48; total Ub - общий убиквитин; GAPDH - белковый маркер загрузки геля
помощью двух экспериментальных моделей
мости наблюдаемых биологических эффектов
ОПВ (условия SD и культивирование в среде
от типов клеточных линий и времени их инкуба
HBSS) было показано, что удаление факторов
ции [16]. Нами было показано, что длительное
роста и питательных веществ из среды приводи
(18 ч) культивирование клеток в условиях ОПВ с
ло к усилению процессов аутофагии в раковых
использованием бессывороточной среды вело к
клетках, что согласуется с литературными дан
слабому снижению уровня Mcl 1 в клетках HeLa
ными [22, 23]. Ранее нами было выявлено бло
или даже к незначительному повышению коли
кирование синтеза антиапоптотического белка
чества этого белка в клетках Caov 4 по сравне
Mcl 1 в условиях ОПВ [8]. В настоящей работе
нию со стандартными условиями. Однако крат
показано, что в условиях SD цисплатин приво
косрочное (6 ч) культивирование в условиях SD
дил к выраженному уменьшению уровня Mcl 1
приводило к понижению уровня Mcl 1 в данных
в клетках Caov 4 и HeLa. Важно отметить, что
клеточных линиях, которое было особенно вы
отличительная особенность условий бессыворо
ражено для клеток HeLa [8]. Этот эффект может
точного культивирования заключается в зависи
быть объяснен тем, что на поздних часах бессы
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1461
вороточного культивирования клеток происхо
аналогичных условиях в клетках U1810
дит реактивация сигнальных путей, например,
ATG13КО, вероятно, связано с тем, что наблю
ERK1/2 каскада, активность которого меняется
даемое нами ранее торможение синтеза этого
волнообразно в условиях SD [16]. Показано, что
короткоживущего белка [8], а также запуск апоп
ERK1/2 каскад регулирует уровень Mcl 1 посред
тотической гибели в нокаутных по аутофагии
ством модуляции активности киназы PKC [33].
клетках [31] не дают возможности восстановить
Данное обстоятельство может лежать в основе
его внутриклеточный уровень. Необходимо от
наблюдаемых колебаний уровня Mcl 1 в опухо
метить, что при усилении клеточной гибели ан
левых клетках в условиях SD.
тиапоптотический белок Mcl 1 подвергается
При сравнении двух экспериментальных мо
каспаза зависимому расщеплению [35 36], что
делей ОПВ на клетках U1810 было установлено,
препятствует его накоплению в клетках линии
что более сильный стимулятор процессов ауто
U1810 ATG13KO даже при действии MG 132.
фагии (среда HBSS) приводил к значительной
Таким образом, полученные данные о меха
деградации Mcl 1, которая не наблюдалась в ус
низме деградации Mcl 1 в условиях ОПВ могут
ловиях SD в данной линии клеток. Было пред
внести вклад в понимание процессов жизнедея
положено, что такой эффект обусловлен актива
тельности опухолевых клеток и развитие новых
цией процессов аутофагии. Однако использова
терапевтических стратегий онкологических за
ние нокаутных по аутофагии клеток U1810
болеваний. Так, в настоящее время активно ис
ATG13КО или применение ингибитора аутофа
следуются возможности корректировки пита
гии Бафиломицина А1 не предотвращало паде
ния или использования химических миметиков
ния уровня Mcl 1, что свидетельствовало об
ОПВ при лечении некоторых заболеваний [37].
ином механизме его деградации. Как нами было
Эффективность подобных подходов будет в том
показано ранее, ингибирование протеасомной
числе определяться балансом апоптотических и
деградации увеличивало уровень Mcl 1 в клет
аутофагических факторов. Следовательно, ко
ках Caov 4 и HeLa независимо от условий куль
роткоживущий антиапоптотический белок Mcl
тивирования (стандартных или при ОПВ) [8].
1 может быть существенным прогностическим
Настоящая работа подтверждает полученные
фактором для оценки успешности таких подхо
ранее данные, показывая, что уровень Mcl 1 по
дов в терапии.
вышается при ингибировании протеасомной
деградации с помощью MG 132.
Последующее изучение интенсивности про
Финансирование. Работа выполнена при фи
цессов протеасомной деградации показало, что в
нансовой поддержке РНФ (грант 19 15 00125).
условиях ОПВ происходило снижение активнос
Работа в лабораториях авторов также поддержа
ти протеасом. Однако, по видимому, активности
на РФФИ (гранты 18 29 09005, 20 015 00500),
данной системы было достаточно для деграда
Шведским (190345) и Стокгольмским (181301)
ции короткоживущего белка Mcl 1. Данное об
онкологическими фондами.
стоятельство можно объяснить тем, что клетки в
Конфликт интересов. Авторы заявляют об от
условиях нехватки питательных веществ могут
сутствии конфликта интересов.
блокировать работу протеасом, переходя к про
Соблюдение этических норм. Настоящая
цессу «протеафагии» с последующей элимина
статья не содержит описания каких либо иссле
цией протеасом в аутофаго или лизосомах. Дан
дований с участием людей или животных в каче
ный механизм направлен на ослабление энерге
стве объектов.
тически затратного процесса разрушения белков
Дополнительные материалы. Приложение к
в условиях ОПВ [34]. При этом использование
статье на английском языке опубликовано на
ингибитора протеасом приводило к стабилиза
сайте журнала «Biochemistry» (Moscow) (http://
ции Mcl 1 в условиях ОПВ в клетках U1810, что
protein.bio.msu.ru/biokhimiya/) и на сайте изда
говорит о протеасомо зависимой деградации
данного белка. Отсутствие стабилизации Mcl 1 в
10541), том 85, вып. 10, 2020.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Jin, Z., and El Deiry, W. S. (2005) Overview of cell death
3.
Rogers, S., Wells, R., and Rechsteiner, M. (1986) Amino
signaling pathways, Cancer Biol. Ther., 4, 139163,
acid sequences common to rapidly degraded proteins: the
doi: 10.4161/cbt.4.2.1508.
PEST hypothesis, Science, 234, 364 368, doi: 10.1126/
2.
Hanahan, D., and Weinberg, R. A. (2011) Hallmarks of
science.2876518.
cancer: the next generation, Cell,
144,
646674,
4.
Kale, J., Osterlund, E. J., and Andrews, D. W. (2018)
doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013.
BCL 2 family proteins: changing partners in the dance
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
1462
ПЕРВУШИН и др.
towards death, Cell Death Differ., 25, 65 80, doi: 10.1038/
21.
Maiuri, M. C., Criollo, A., Tasdemir, E., Vicencio, J. M.,
cdd.2017.186.
Tajeddine, N., Hickman, J. A., Geneste, O., and Kroemer, G.
5.
Senichkin, V. V., Streletskaia, A. Y., Zhivotovsky, B., and
(2007) BH3 only proteins and BH3 mimetics induce
Kopeina, G. S. (2019) Molecular comprehension of Mcl 1:
autophagy by competitively disrupting the interaction
from gene structure to cancer therapy, Trends Cell Biol., 29,
between Beclin 1 and Bcl 2/Bcl X(L), Autophagy, 3, 374
549 562, doi: 10.1016/j.tcb.2019.03.004.
376, doi: 10.4161/auto.4237.
6.
Senichkin, V. V., Streletskaia, A. Y., Gorbunova, A. S.,
22.
Zhao, Y., Yang, J., Liao, W., Liu, X., Zhang, H., Wang, S.,
Zhivotovsky, B., and Kopeina, G. S. (2020) Saga of Mcl 1:
Wang, D., Feng, J., Yu, L., and Zhu, W. G. (2010)
regulation from transcription to degradation, Cell Death
Cytosolic FoxO1 is essential for the induction of autophagy
Differ., 27, 405 419, doi: 10.1038/s41418 019 0486 3.
and tumour suppressor activity, Nat. Cell Biol., 12, 665
7.
Pervushin, N. V., Senichkin, V. V., Zhivotovsky, B., and
675, doi: 10.1038/ncb2069.
Kopeina, G. S. (2020) Mcl 1 as a “barrier” in cancer treat
23.
Steiger Barraissoul, S., and Rami, A. (2009) Serum depri
ment: can we target it now? Int. Rev. Cell Mol. Biol., 351,
vation induced autophagy and predominantly an AIF
23 55, doi: 10.1016/bs.ircmb.2020.01.002.
dependent apoptosis in hippocampal HT22 neurons,
8.
Senichkin, V. V., Kopeina, G. S., Prokhorova, E. A.,
Apoptosis, 14, 1274 1288, doi: 10.1007/s10495 009 0396 9.
Zamaraev, A. V., Lavrik, I. N., and Zhivotovsky, B. (2018)
24.
Mizushima, N., and Yoshimori, T. (2007) How to interpret
Modulation of Mcl 1 transcription by serum deprivation
LC3 immunoblotting, Autophagy, 3, 542 545, doi: 10.4161/
sensitizes cancer cells to cisplatin, Biochim. Biophys. Acta
auto.4600.
Gen. Subj., 1862, 557 566, doi: 10.1016/j.bbagen.2017.
25.
Tanida, I., Ueno, T., and Kominami, E. (2008) LC3 and
11.021.
autophagy, Methods Mol. Biol.,
445,
7788,
9.
Meynet, O., Zunino, B., Happo, L., Pradelli, L. A.,
doi: 10.1007/978 1 59745 157 4_4.
Chiche, J., et al. (2013) Caloric restriction modulates Mcl 1
26.
Kaminskyy, V. O., Piskunova, T., Zborovskaya, I. B.,
expression and sensitizes lymphomas to BH3 mimetic in
Tchevkina, E. M., and Zhivotovsky, B. (2012) Suppression
mice, Blood, 122, 2402 2411, doi: 10.1182/blood 2013
of basal autophagy reduces lung cancer cell proliferation
01 478651.
and enhances caspase dependent and independent apop
10.
Bhat, M., Yanagiya, A., Graber, T., Razumilava, N.,
tosis by stimulating ROS formation, Autophagy, 8, 1032
Bronk, S., et al. (2017) Metformin requires 4E BPs to
1044, doi: 10.4161/auto.20123.
induce apoptosis and repress translation of Mcl 1 in hepa
27.
Lazebnik, Y. A., Kaufmann, S. H., Desnoyers, S., Poirier,
tocellular carcinoma cells, Oncotarget, 8, 50542 50556,
G. G., and Earnshaw, W. C. (1994) Cleavage of poly(ADP
doi: 10.18632/oncotarget.10671.
ribose) polymerase by a proteinase with properties like
11.
Mizushima, N. (2007) Autophagy: process and function,
ICE, Nature, 371, 346 347, doi: 10.1038/371346a0.
Genes Dev., 21, 2861 2873, doi: 10.1101/gad.1599207.
28.
Sui, X., Chen, R., Wang, Z., Huang, Z., Kong, N., Zhang, M.,
12.
Mijaljica, D., Prescott, M., and Devenish, R. J. (2011)
Han, W., Lou, F., Yang, J., Zhang, Q., Wang, X., He, C.,
Microautophagy in mammalian cells: revisiting a 40 year
and Pan, H. (2013) Autophagy and chemotherapy resis
old conundrum, Autophagy, 7, 673 682, doi: 10.4161/auto.
tance: A promising therapeutic target for cancer treatment,
7.7.14733.
Cell Death Dis., 4, e838, doi: 10.1038/cddis.2013.350.
13.
Klionsky, D. J., Baehrecke, E. H., Brumell, J. H., Chu, C. T.,
29.
Mercer, C. A., Kaliappan, A., and Dennis, P. B. (2009) A
Codogno, P., et al. (2011) A comprehensive glossary of
novel, human Atg13 binding protein, Atg101, interacts
autophagy related molecules and processes (2nd Edn.),
with ULK1 and is essential for macroautophagy,
Autophagy, 7, 1273 1294, doi: 10.4161/auto.7.11.17661.
Autophagy, 5, 649 662, doi: 10.4161/auto.5.5.8249.
14.
Cuervo, A. M., and Wong, E. (2014) Chaperone mediated
30.
Kaminskyy, V., Abdi, A., and Zhivotovsky, B. (2011) A
autophagy: roles in disease and aging, Cell Res., 24, 92 104,
quantitative assay for the monitoring of autophagosome
doi: 10.1038/cr.2013.153.
accumulation in different phases of the cell cycle,
15.
Levin, V. A., Panchabhai, S. C., Shen, L., Kornblau, S. M.,
Autophagy, 7, 83 90, doi: 10.4161/auto.7.1.13893.
Qiu, Y., and Baggerly, K. A. (2010) Different changes in
31.
Allavena, G., Cuomo, F., Baumgartner, G., Bele, T.,
protein and phosphoprotein levels result from serum star
Sellgren, A., et al. (2018) Suppressed translation as a
vation of high grade glioma and adenocarcinoma cell lines,
mechanism of initiation of CASP8 (caspase 8) dependent
J. Proteome Res., 9, 179 191, doi: 10.1021/pr900392b.
apoptosis in autophagy deficient NSCLC cells under
16.
Pirkmajer, S., and Chibalin, A. V. (2011) Serum starvation:
nutrient
limitation,
Autophagy,
14,
252268,
caveat emptor, Am. J. Physiol. Cell Physiol., 301, 272 279,
doi: 10.1080/15548627.2017.1405192.
doi: 10.1152/ajpcell.00091.2011.
32.
Hoeller, D., and Dikic, I. (2016) How the proteasome is
17.
Green, D. R., Galluzzi, L., and Kroemer, G. (2014) Cell
degraded, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 113, 13266 13268,
biology. Metabolic control of cell death, Science, 345,
doi: 10.1073/pnas.1616535113.
1250256, doi: 10.1126/science.1250256.
33.
Pal, D., and Basu, A. (2017) Protein kinase C eta regulates
18.
Mejlvang, J., Olsvik, H., Svenning, S., Bruun, J. A.,
Mcl 1 level via ERK1, Cell. Signal.,
40,
166171,
Abudu, Y. P., et al. (2018) Starvation induces rapid degra
doi: 10.1016/j.cellsig.2017.09.012.
dation of selective autophagy receptors by endosomal
34.
Marshall, R. S., and Vierstra, R. D. (2018) To save or
microautophagy, J. Cell Biol.,
217,
36403655,
degrade: balancing proteasome homeostasis to maximize
doi: 10.1083/jcb.201711002.
cell survival, Autophagy, 14, 2029 2031, doi: 10.1080/
19.
Maiuri, M. C., Le Toumelin, G., Criollo, A., Rain, J. C.,
15548627.2018.1515531.
Gautier, F., et al. (2007) Functional and physical interac
35.
Ryu, Y. K., Hall, C. P., Patrick Reynolds, C., and Kang, M. H.
tion between Bcl XL and a BH3 like domain in Beclin 1,
(2014) Caspase dependent Mcl 1 cleavage and effect of
EMBO J., 26, 2527 2539, doi: 10.1038/sj.emboj.7601689.
Mcl 1 phosphorylation in ABT 737 induced apoptosis
20.
Elgendy, M., Ciro, M., Abdel Aziz, A. K., Belmonte, G.,
in human acute lymphoblastic leukemia cell lines,
Zuffo, R. D., Mercurio, C., Miracco, C., Lanfrancone, L.,
Exp. Biol. Med.,
239,
13901402, doi:
10.1177/
Foiani, M., and Minucci, S. (2014) Beclin 1 restrains
1535370214538745.
tumorigenesis through Mcl 1 destabilization in an
36.
Herrant, M., Jacquel, A., Marchetti, S., Belhacene, N.,
autophagy independent reciprocal manner, Nat. Commun.,
Colosetti, P., Luciano, F., and Auberger, P. (2004) Cleavage
5, 5637, doi: 10.1038/ncomms6637.
of Mcl 1 by caspases impaired its ability to counteract
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020
ДЕГРАДАЦИЯ Mcl 1 НЕ ЗАВИСИТ ОТ АУТОФАГИИ
1463
Bim induced apoptosis, Oncogene,
23,
78637873,
approach: from molecular mechanisms to clinical trials,
doi: 10.1038/sj.onc.1208069.
Biochim. Biophys. Acta Rev. Cancer,
1867,
2941,
37. Kopeina, G. S., Senichkin, V. V., and Zhivotovsky, B.
doi: 10.1016/j.bbcan.2016.11.002.
(2017) Caloric restriction
- a promising anti cancer
NUTRIENT DEPRIVATION PROMOTES Mcl 1 DEGRADATION
IN AN AUTOPHAGY INDEPENDENT MANNER
N. V. Pervushin1, V. V. Senichkin1, A. A. Kapusta1, A. S. Gorbunova1,
V.O. Kaminskyy2, B. Zhivotovsky1,2, and G. S. Kopeina1*
1 Faculty of Basic Medicine, Lomonosov Moscow State University, 119991 Moscow, Russia; E/mail: lirroster@gmail.com
2 Institute of Environmental Medicine, Karolinska Institute, 17177 Stockholm, Sweden
Received July 10, 2020
Revised August 7, 2020
Accepted August 26, 2020
The antiapoptotic protein Mcl 1, which is an attractive target for cancer treatment, is degraded under nutrient depri
vation conditions in different types of cancer. This process sensitizes cancer cells to chemotherapy. It has been found
that nutrient deprivation leads to suppression of Mcl 1 synthesis; however, the mechanisms of Mcl 1 degradation
under such conditions remain to be elucidated. In this study, we have investigated the contribution of autophagy and
proteasomal degradation to the regulation of the level of Mcl 1 protein under nutrient deprivation conditions. We
found that these circumstances cause a decrease in the level of Mcl 1 in cancer cells in a macroautophagy indepen
dent manner via proteasomal degradation.
Keywords: apoptosis, autophagy, Mcl 1, nutrient deprivation, adenocarcinoma
БИОХИМИЯ том 85 вып. 10 2020