GPX1 e OSBPL8 collaborano a livello del reticolo endoplasmatico per proteggere le cellule tumorali dalla ferroptosi

La ferroptosi è una forma di morte cellulare non apoptotica, dipendente dal ferro, causata dall'accumulo letale di lipidi di membrana ossidati. Gran parte degli studi si è basata su induttori artificiali, come gli inibitori di GPX4 (RSL-3) o la delezione di GPX4. Molto meno chiaro è come la ferroptosi avvenga naturalmente nei tumori vivi, dove nulla la induce. Le cellule tumorali funzionano con livelli elevati di ROS a causa del loro metabolismo alterato, e questo potrebbe renderle vulnerabili a una ferroptosi non canonica indotta dai ROS. Un precedente lavoro dello stesso gruppo aveva collegato questo processo alla perossidazione dell'acido fosfatidico (PA) anziché della fosfatidiletanolammina, dimostrando che non dipende da GPX4 né da ACSL4.

Il gruppo ha eseguito uno screening genome-wide di knockout con CRISPR-Cas9 (18.436 geni) in cellule di melanoma A375 trattate con il generatore di ROS tert-butil idroperossido (TBH). Lo screening ha individuato regolatori noti (SLC7A11, PHLDA2, GPAT3, LRP8, NFS1) e ha segnalato anche GPX1. Il knockout di GPX1 nelle cellule A375, nelle cellule di tumore del polmone A549 e nelle cellule di tumore del pancreas MIAPaCa2 e S2-013 ha aumentato la morte e la perossidazione lipidica indotte da TBH, ma non ha avuto effetti evidenti sulla morte indotta da RSL-3. La morte è stata contrastata da ferrostatina-1 e deferoxamina, ma non dagli inibitori della necroptosi o dell'apoptosi. La re-espressione di GPX1 ha annullato la maggiore sensibilità. La perdita di GPX1 non ha modificato la necrosi indotta da H2O2.

La purificazione per affinità e la spettrometria di massa hanno identificato OSBPL8, una proteina di legame ai lipidi ancorata al reticolo endoplasmatico (ER), come principale partner di GPX1. Le due proteine interagiscono attraverso il dominio N-terminale di OSBPL8 (residui 1–147) e una regione di GPX1 intorno ai residui 130–137, distante dal sito catalitico Sec49. Il knockdown o il knockout di OSBPL8, come la perdita di GPX1, ha reso le cellule più sensibili alla ferroptosi indotta dai ROS ma non a quella indotta da RSL-3. Nelle cellule con doppio knockout, solo la co-espressione di entrambe le proteine ha dato un recupero completo. Un mutante GPX1 Δ130–137 riduceva comunque i ROS, ma proteggeva poco dalla perossidazione lipidica e dalla morte cellulare: il beneficio va quindi oltre la generica attività antiossidante.

L'imaging in cellule vive con BODIPY C11 ha mostrato una perossidazione lipidica che si accumulava e si concentrava a livello dell'ER, vicino alla membrana plasmatica, per circa 7 ore prima della formazione di bolle e della rottura della cellula. OSBPL8 reclutava GPX1 all'ER, e la forma di OSBPL8 priva del dominio N-terminale o transmembrana non riusciva a sopprimere la perossidazione lipidica a livello dell'ER. Il testo fornito è troncato prima del meccanismo di perossidazione del PA e dei successivi dati in vivo su OSBPL8, anche se l'abstract afferma che GPX1 riduce direttamente il PA ossidato.

Nei topi, gli xenotrapianti A375, A549 e S2-013 privi di GPX1 sono cresciuti meno dei controlli senza alcun trattamento. Mostravano livelli più alti di marcatori di ferroptosi (PRDX3 iperossidata, PTGS2, CHAC1) e più perossidazione lipidica, e la ferrostatina-1 ha in gran parte annullato la riduzione della crescita. GPX1 è sovraespressa in diversi tumori, e un'espressione elevata si correla con una sopravvivenza peggiore nell'adenocarcinoma pancreatico. Nel complesso, i risultati indicano nell'asse GPX1–OSBPL8 una potenziale vulnerabilità terapeutica. Tra i limiti figurano il ricorso a modelli di xenotrapianto e a linee cellulari, e l'uso di TBH come fonte di ROS.