Individuate due chinasi che bloccano la ferroptosi attivando le difese antiossidanti delle cellule tumorali

Le cellule tumorali mantengono livelli cronicamente elevati di specie reattive dell'ossigeno (ROS) e dipendono dalle difese antiossidanti per sopravvivere, il che rende l'equilibrio redox un potenziale bersaglio terapeutico. La ferroptosi è una forma di morte cellulare ferro-dipendente causata dall'accumulo di idroperossidi lipidici. NRF2 è un regolatore centrale della difesa antiossidante e della resistenza alla ferroptosi, ma i meccanismi di segnalazione che attivano le risposte protettive in condizioni di stress ossidativo lieve non sono ancora del tutto chiari. Questo studio identifica le chinasi di risposta allo stress SMG1 e DNA-PK come regolatori di tale risposta.

Poiché il knockdown di SMG1 interferisce con il decadimento dell'mRNA mediato da nonsenso (NMD) e può confondere la segnalazione da stress, i ricercatori hanno sviluppato un saggio chinasico AlphaScreen per identificare un inibitore selettivo. Hanno analizzato 46.560 composti, trovandone 219 con un'inibizione del 50–80% e 38 con valori di IC50 inferiori a 1 μM. Undici candidati hanno mostrato una chiara inibizione in un saggio con ATP radiomarcato. NPD15008 è emerso come inibitore selettivo di SMG1, competitivo con l'ATP, con valori di IC50 di 128 nM a 1 μM di ATP e 1263 nM a 10 μM di ATP, e una KD di legame di 29 nM. Nelle cellule ha ridotto l'autofosforilazione di SMG1 e la fosforilazione di UPF1; per quest'ultima l'IC50 era di 568 nM. L'accumulo dell'mRNA di SNHG1, substrato dell'NMD, ha indicato l'inibizione dell'NMD, con un'IC50 di 1283 nM.

L'abstract riporta che l'inibizione genetica o farmacologica di SMG1 o di DNA-PK innesca la morte cellulare ferroptotica, accompagnata da un marcato accumulo di ROS totali, ferro ferroso e idroperossidi lipidici. L'introduzione riferisce inoltre un'omeostasi redox alterata e una maggiore vulnerabilità alla ferroptosi nelle cellule tumorali e nel fegato di topo, anche se l'estratto fornito non include gli esperimenti dettagliati a sostegno di questi risultati.

In condizioni di stress ossidativo lieve, SMG1 e DNA-PK fosforilano in modo cooperativo NRF2 su Ser-13 e Ser-40. Ciò indebolisce l'associazione di NRF2 con KEAP1, favorisce l'accumulo di NRF2 e attiva l'espressione dei geni antiossidanti. L'introduzione afferma che questa risposta antiossidante indotta dallo stress avviene senza sopprimere l'NMD. La profilazione de novo dell'mRNA ha mostrato che l'inibizione di una qualsiasi delle due chinasi era sufficiente a sopprimere l'espressione dei geni antiossidanti guidata da NRF2. Gli autori descrivono le chinasi come regolatori funzionalmente ridondanti dell'omeostasi redox e della resistenza alla ferroptosi.

Uno stress ossidativo eccessivo supera questa via protettiva e reindirizza la segnalazione verso risposte anti-sopravvivenza mediate da ATF4, ATM–CHK2 e JNK/p38. Nel complesso, i risultati descrivono un interruttore, dipendente dall'intensità dello stress, tra adattamento antiossidante e morte ferroptotica. Colpire questo asse potrebbe offrire una strategia di trattamento del cancro, ma l'estratto fornito non stabilisce l'efficacia clinica né fornisce risultati sufficienti per valutare gli effetti antitumorali, la farmacocinetica o la sicurezza.