IRE1α/XBP1介导的LMTK2上调通过增强自噬活性来减轻内质网应激

《Cancer Genetics》：The IRE1α/XBP1-mediated upregulation of LMTK2 attenuates endoplasmic reticulum stress by enhancing autophagic activity

LMTK2通过IRE1α-XBP1信号通路介导ER应激与自噬的互作，在结肠癌细胞中发挥自噬依赖性保护作用，其表达水平与肿瘤分级及患者生存率相关。

　　

Jie Lun|Xiuxiu Li|Rongjing Zhang|Chenyao Wang|Yanqing Qin|Yu Li|Zhiqiang Ling|Mengchao Yu|Jing Fang

青岛大学附属医院癌症研究所，中国青岛 266071

摘要

狐猴酪氨酸激酶2（LMTK2）是一种跨膜蛋白，其生物学功能和调控机制尚未得到充分研究。在本研究中，我们发现LMTK2在应内质网（ER）压力时发挥作用，通过自噬途径调节ER压力并保护细胞。实验表明，内质网应激因子噻帕西加林（Tg）和杜库霉素（Tm）通过IRE1α-XBP1信号通路上调结肠癌细胞中的LMTK2表达。LMTK2过表达可缓解Tm诱导的内质网压力，而其敲低则产生相反效果；LMTK2的缺失会抑制Tg诱导的自噬。LMTK2对抗内质网压力的保护作用依赖于自噬，这一现象在自噬被药物抑制时得到验证。这些结果表明，LMTK2介导的内质网压力缓解依赖于其对自噬过程的促进作用。重要的是，LMTK2对内质网压力诱导的细胞凋亡具有保护作用，但这种保护作用在自噬被抑制后消失。异种移植实验显示，LMTK2缺陷肿瘤的凋亡细胞增多，GRP78表达升高，LC3水平降低。临床结肠癌样本分析表明，LMTK2表达水平与肿瘤分期和患者预后不良相关。这些结果有力证明LMTK2是一种响应内质网压力的蛋白，通过自噬依赖机制维持内质网稳态并促进细胞存活。

部分内容摘录

引言

尽管狐猴酪氨酸激酶2（LMTK2）的名称暗示其具有酪氨酸激酶活性，但实际上它是一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶。其结构特征包括N端的跨膜螺旋和富含丝氨酸/苏氨酸激酶活性的C端胞质尾部（1）。功能上，LMTK2能够磷酸化蛋白磷酸酶-1（1），同时自身也会被周期蛋白依赖性激酶5/p35复合物磷酸化（2）。

细胞培养

人类结肠癌细胞RKO在DMEM培养基中培养，HCT116细胞在M5A培养基中生长。所有细胞均添加10%胎牛血清、100 μ/mL青霉素和100 μg/mL链霉素进行培养，培养条件为37°C、5%二氧化碳环境。

试剂和抗体

噻帕西加林（Tg）、杜库霉素（Tm）和氯喹（CQ）购自Sigma公司；4μ8C购自Selleck公司；IRE1α(14C10)、GRP78、磷酸化eIF2α(Ser51)和eIF2α(D7D3)抗体也用于实验。

内质网压力通过IRE1α-XBP1通路诱导LMTK2表达

为探究内质网压力是否影响LMTK2表达，我们将人类结肠癌细胞HCT116和RKO暴露于两种已知的内质网应激因子Tm和Tg。实验结果显示，这两种因子均显著上调了这两种细胞系中的LMTK2表达（图1A和图1B）。

为验证IRE1α是否参与Tm和Tg诱导的LMTK2表达，我们使用了4μ8C进行处理。

讨论

本研究证实内质网压力通过IRE1α-XBP1通路激活LMTK2表达。此外，LMTK2通过增强自噬活性来缓解内质网压力，从而促进结肠癌细胞的存活（图6I）。我们的发现表明LMTK2是一种新的内质网压力响应蛋白，在内质网稳态维持和细胞存活中发挥关键作用。

作者贡献声明

Zhiqiang Ling：概念提出、数据整理、数据分析、实验设计、资源获取。Yu Li：数据可视化、资源管理。Chenyao Wang：资源准备、实验方法设计。Yanqing Qin：实验方法设计。Jie Lun：实验设计、数据整理。Xiuxiu Li：实验设计、数据整理。Rongjing Zhang：实验设计、数据整理。Mengchao Yu：论文撰写、审稿与编辑、项目监督、资金申请。Jing Fang：论文初稿撰写、项目监督、资金申请、概念提出

未引用参考文献

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利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

资助

本研究得到了中国科学技术部（2020YFA0803300）和山东省自然科学基金（ZR2024MC144）的支持。

竞争利益声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

感谢中国科学院上海营养与健康研究所的Yan Chen博士以及所有实验室成员的宝贵讨论和建议。