Forskare från Tokyo University of Science har utvecklat nya komplexa peptidhybrider, som kan inducera en typ av programmerad celldöd som kallas "paraptos" i apoptosresistenta cancerceller. Kredit:Tokyo University of Science
Apoptos, en typ av programmerad celldöd (PCD), är en biologisk process genom vilken oönskade celler elimineras i flercelliga organismer. I de flesta celler utlöser vissa proteiner som kallas "kaspaser" apoptos. Denna process är särskilt viktig för behandling av cancer, eftersom inducering av celldöd i cancerceller kan hjälpa till att eliminera dem.
Förutom apoptos förekommer flera typer av PCD i celler, inklusive paraptos, nekroptos och autofagi. Av dessa är paraptos den senast identifierade typen av PCD, som orsakas av inflödet av överskott av kalcium i cellerna, vilket leder till celldöd.
Cancerceller blir ofta resistenta mot läkemedel som inducerar apoptos och andra typer av PCD. I sådana fall kan inducering av paraptos, som inte är beroende av kaspaser, fungera som en lovande anticancerbehandling. Därför är utvecklingen av föreningar som kan inducera paraptos i cancerceller avgörande.
För detta ändamål genomförde ett team av forskare från Tokyo University of Science, ledd av Prof. Shin Aoki i samarbete med Mr. Kohei Yamaguchi och Dr. Kenta Yokoi, en studie för att utveckla nya komplexa peptidhybrider med paraptos-inducerande potential. Denna studie publicerades i Bioconjugate Chemistry .
"Tidigare syntetiserade vi en iridiumkomplex-peptidhybridförening och observerade att den inducerade celldöd i cancerceller, vilket skilde sig från apoptos. Eftersom denna förening var till skillnad från andra paraptosinducerande föreningar, ville vi förstå dess mekanism för paraptosinduktion. Vårt mål är nu att syntetisera nya föreningar och belysa hur de inducerar paraptos i celler, innan vi delar denna avgörande information med allmänheten", förklarar prof. Aoki samtidigt som han diskuterar teamets motiv bakom denna studie.
De nysyntetiserade föreningarna bestod av en triptycenkärna – ett aromatiskt kolväte – med två eller tre katjoniska peptider gjorda av aminosyrorna lysin och glycin (representerade som KKKGG) genom en C8 alkyllänkkedja, vid olika positioner av triptycenenheterna. Som ett resultat producerades tre triptycenkärnhybrider (TPHs), nämligen 5, syn-6 och anti-6.
Teamet utförde därefter experiment på Jurkat-celler, en typ av immortaliserade humana lymfocyter som används i forskning, för att förstå vilken typ av PCD som inträffade i dessa celler vid behandling med syn-6 och anti-6. De fann att döden i dessa celler hämmades av karbonylcyanid m-klorfenylhydrazon (CCCP) som är ett frånkopplingsreagens och en hämmare av mitokondriellt kalciumupptag, RuRed, som är en hämmare av den mitokondriella kalciumkanalen), och 2-aminoetoxidifenylborat (2-APB), som är en hämmare av D-inositol-1,4,5-trisfosfatreceptorn. Celldöd hämmades dock inte av hämmare av de andra typerna av PCD.
Därför uteslöt de autofagi, nekroptos och apoptos, vilket bekräftar att paraptos är en viktig PCD-väg inducerad av syn-6 och anti-6 i Jurkat-celler.
"Studier har visat att TPH syn-6 och anti-6 inducerar överföring av överskott av kalcium från det endoplasmatiska retikulumet (ER) till mitokondrier, vilket resulterar i en förlust av mitokondriell membranpotential. Det är mycket troligt att dessa fenomen är starkt relaterade till sammansmältningen av ER med mitokondrierna, följt av cytoplasmatisk vakuolisering, vilket resulterar i celldöd," sade professor Aoki, när han frågades varför dessa två TPHs valdes ut för studien. TPH:erna syn-6 och anti-6 är mer hydrofila än andra TPH:er, vilket också kan vara en orsak till deras höga paraptosinducerande anticancerpotential.
Genom ytterligare avbildningsexperiment upptäckte teamet närvaron av cytoplasmatisk vakuolisering, förhöjda mitokondriella kalciumkoncentrationer och nedbrytningen av ER i Jurkat-celler behandlade med syn-6 och anti-6.
Baserat på tidigare fynd antog teamet att även i Jurkat-celler kan inflödet av kalcium i mitokondrierna underlättas av närheten till ER och mitokondrierna. Som väntat fann de att ER och mitokondriella membran var fästa vid varandra, vilket underlättade direkt överföring av kalcium.
Dessa fynd bekräftade att Jurkat-celler behandlade med syn-6 och anti-6 hade genomgått programmerad celldöd på grund av paraptos. De ger också viktig information för utformningen av föreningar som kan användas som terapeutiska medel mot cancer och andra sjukdomar. + Utforska vidare
