GPX1 et OSBPL8 s'associent au niveau du réticulum endoplasmique pour protéger les cellules cancéreuses de la ferroptose
Des chercheurs découvrent que *GPX1* est recruté au niveau du réticulum endoplasmique (RE) par *OSBPL8* afin de bloquer la ferroptose induite par les espèces réactives de l'oxygène (ROS) ; l'inactivation de l'un ou l'autre ralentit la croissance tumorale dans des modèles murins.
Résumé
La ferroptose, une forme de mort cellulaire dépendante du fer et déclenchée par des lipides oxydés, peut supprimer les tumeurs même en l'absence de médicaments tels que les inhibiteurs de GPX4. Cette étude montre comment les cellules cancéreuses résistent à cette forme naturelle de ferroptose, déclenchée par les ROS. Un criblage CRISPR à l'échelle du génome a identifié GPX1 comme un frein spécifique de la ferroptose induite par les ROS, mais pas de celle provoquée par l'inhibiteur de GPX4 RSL-3. GPX1 agit avec OSBPL8, une protéine de liaison aux lipides ancrée dans le réticulum endoplasmique (RE), qui la recrute vers le RE, où la peroxydation lipidique s'accumule avant la rupture de la membrane cellulaire. L'invalidation de GPX1 ou d'OSBPL8 a sensibilisé les cellules de mélanome, de cancer du poumon et de cancer du pancréas à la ferroptose induite par les ROS et a ralenti la croissance de tumeurs xénogreffées, un effet annulé par l'inhibiteur de ferroptose ferrostatine-1. L'axe GPX1–OSBPL8 constitue une nouvelle cible potentielle contre le cancer.
Résumé détaillé
La ferroptose est une forme de mort cellulaire dépendante du fer et non apoptotique, causée par l'accumulation létale de lipides membranaires oxydés. La plupart des travaux ont reposé sur des déclencheurs artificiels, tels que les inhibiteurs de GPX4 (RSL-3) ou la délétion de GPX4. La manière dont la ferroptose survient naturellement dans les tumeurs vivantes, où rien ne l'induit, est beaucoup moins claire. Les cellules cancéreuses fonctionnent avec des niveaux élevés de ROS en raison de leur métabolisme altéré, ce qui pourrait les rendre vulnérables à une ferroptose non canonique induite par les ROS. Des travaux antérieurs de ce groupe avaient associé ce processus à la peroxydation de l'acide phosphatidique (PA) plutôt que de la phosphatidyléthanolamine, et avaient montré qu'il ne dépend ni de GPX4 ni d'ACSL4.
L'équipe a mené un criblage CRISPR-Cas9 d'invalidation (knockout) à l'échelle du génome (18 436 gènes) dans des cellules de mélanome A375 traitées par le générateur de ROS hydroperoxyde de tert-butyle (TBH). Le criblage a retrouvé des régulateurs connus (SLC7A11, PHLDA2, GPAT3, LRP8, NFS1) et a également identifié GPX1. L'invalidation de GPX1 dans des cellules A375, A549 (poumon) et dans des cellules cancéreuses du pancréas MIAPaCa2 et S2-013 a augmenté la mort cellulaire et la peroxydation lipidique induites par le TBH, mais n'a eu aucun effet évident sur la mort induite par le RSL-3. La mort cellulaire était réversée par la ferrostatine-1 et la déféroxamine, mais pas par les inhibiteurs de la nécroptose ou de l'apoptose. La réexpression de GPX1 a annulé cette sensibilité. La perte de GPX1 n'a pas modifié la nécrose induite par le H2O2.
La purification par affinité couplée à la spectrométrie de masse a identifié OSBPL8, une protéine de liaison aux lipides ancrée au réticulum endoplasmique (RE), comme un partenaire majeur de GPX1. Les deux protéines interagissent par le domaine N-terminal d'OSBPL8 (résidus 1–147) et une région de GPX1 située autour des résidus 130–137, éloignée du site catalytique Sec49. Le knockdown ou le knockout d'OSBPL8, comme la perte de GPX1, a sensibilisé les cellules à la ferroptose induite par les ROS, mais pas à celle induite par le RSL-3. Dans les cellules à double knockout, seule la co-expression des deux protéines a permis un sauvetage complet. Un mutant GPX1 Δ130–137 réduisait toujours les ROS, mais protégeait mal contre la peroxydation lipidique et la mort cellulaire : le bénéfice va donc au-delà d'une activité antioxydante générale.
L'imagerie BODIPY C11 sur cellules vivantes a montré que la peroxydation lipidique s'accumule et se concentre au niveau du RE, près de la membrane plasmique, pendant environ 7 heures avant la formation de bourgeons (blebbing) et la rupture. OSBPL8 recrutait GPX1 au RE, et un OSBPL8 dépourvu du domaine N-terminal ou du domaine transmembranaire ne parvenait pas à supprimer la peroxydation lipidique du RE. Le texte fourni est tronqué avant le mécanisme de peroxydation du PA et les données in vivo ultérieures sur OSBPL8, bien que le résumé indique que GPX1 réduit directement le PA oxydé.
Chez la souris, les xénogreffes A375, A549 et S2-013 déficientes en GPX1 ont crû moins que les témoins, sans aucun traitement. Elles présentaient des marqueurs de ferroptose plus élevés (PRDX3 hyperoxydée, PTGS2, CHAC1) et davantage de peroxydation lipidique, et la ferrostatine-1 a largement annulé l'inhibition de la croissance. GPX1 est surexprimée dans plusieurs cancers, et une forte expression est corrélée à une survie plus faible dans l'adénocarcinome pancréatique. Ensemble, ces résultats désignent l'axe GPX1–OSBPL8 comme une vulnérabilité thérapeutique potentielle. Parmi les limites : le recours à des modèles de xénogreffes et à des lignées cellulaires, ainsi que l'utilisation du TBH comme source de ROS.
Principales conclusions
- A CRISPR screen identified GPX1 as a specific suppressor of ROS-induced ferroptosis, with no effect on RSL-3 (GPX4 inhibitor) induced death.
- OSBPL8 binds GPX1 via its N-terminal domain and recruits GPX1 to the ER, where ROS-driven lipid peroxidation accumulates.
- A GPX1 Δ130–137 mutant lost OSBPL8 binding and protected poorly against lipid peroxidation despite still lowering ROS.
- GPX1 or OSBPL8 loss sensitized melanoma, lung and pancreatic cancer cells to ferroptosis across multiple cell lines.
- GPX1-null xenografts grew less without any drug, and ferrostatin-1 largely reversed this, supporting ferroptosis as the mechanism.
Méthodologie
Criblage d'invalidation (knockout) CRISPR-Cas9 à l'échelle du génome dans des cellules A375 soumises à un stress induit par le TBH, suivi d'expériences d'invalidation (knockout), d'inhibition de l'expression (knockdown) et de rescue dans plusieurs lignées cellulaires cancéreuses. Les interactions protéiques ont été cartographiées par purification d'affinité couplée à la spectrométrie de masse, par co-IP et à l'aide de mutants de délétion, et la localisation a été étudiée par imagerie avec le C11-BODIPY et par immunofluorescence. Les effets sur les tumeurs ont été évalués dans des modèles murins de xénogreffe, avec et sans ferrostatine-1.
Limites de l'étude
Les données proviennent de lignées cellulaires cancéreuses en culture et de modèles de xénogreffes chez des animaux immunodéficients, utilisant principalement le TBH comme source de ROS ; la généralisation aux patients reste donc incertaine. Le texte intégral fourni étant tronqué, le mécanisme de peroxydation du PA et les données in vivo sur OSBPL8 n'ont pas pu être entièrement évalués. Les effets systémiques de l'inhibition de GPX1 et d'OSBPL8 dans les tissus normaux n'étaient pas abordés dans le texte disponible.
Ce résumé vous a plu ?
Recevez les dernières recherches sur la longévité dans votre boîte de réception chaque semaine.
Saisissez votre e-mail pour vous abonner :