Caspase-8促进肿瘤细胞溶酶体依赖的死亡的分子机制

It has been well established that two forms of apoptosis exist; mitochondria- dependent apoptosis and mitochondria-independent apoptosis. Both apoptosis are processes that rely on the activation of members of the aspartate-specific cysteine protease (caspase) family. Caspase-8, a well-characterized initiator of apoptosis, has been reported to play a number of non-apoptotic roles in cells. We found that overexpression of caspase-8 uncleavable or catalytic inactive mutation leads to cell death, and p10 domain of caspase-8 is also capable of inducing cell death. We also demonstrated that caspase-8 is physically associated with the subunit of vacuolar ATPase, and increases the pH in lysosome. Based on the fact that alkalization of lysosome is followed by broken-down lysosome and cell death, we proposed the hypothesis: caspase-8 induces lysosome-dependent cell death in cancer cells. In this project, we will determine the exact mechanism, on which ectopic expression of caspase-8 destroyed the lysosome to kill cancer cells, and cancer cells shield this function of the endogenous caspase-8. Furthermore, we will prove into the potential anticancer medicinal value of caspase-8-derived peptide. Solving these problems will contribute to the deeper appreciation of the role of caspase-8 in cancer, and provide a new strategy for therapy of tumor.

Caspase依赖的凋亡是细胞死亡的重要方式，包括线粒体依赖和非依赖两种形式，其中一系列酶起了关键作用。Casp-8是一个上游蛋白水解酶，被活化后能启动凋亡，目前被报道还有其他功能。我们发现外源表达不能活化的或丧失酶活性的Casp-8的突变体导致细胞死亡；其P10亚基上的多肽足以诱导细胞死亡；该死亡不依赖其酶活性且与经典凋亡途径无关；Casp-8能够与溶酶体膜H+泵的亚基相互作用，导致溶酶体pH升高。由于溶酶体碱化会导致其破坏从而诱导细胞死亡，因此我们提出假说：Casp-8诱导溶酶体依赖的细胞死亡。本课题拟从分子、生化及细胞等多个层面，进一步明确Casp-8破坏溶酶体导致肿瘤细胞死亡的分子机制，并阐明肿瘤细胞屏蔽内源Casp-8这种作用的分子机制，以及探讨Casp-8衍生短肽在抗肿瘤中的潜在价值。本项目的实施有助于进一步理解Casp-8在肿瘤细胞中的作用，并可为肿瘤诊疗提供新的潜在靶点。

Caspase依赖的凋亡途径是细胞重要的死亡方式，包括线粒体依赖和非依赖两种形式。Caspase-8作为一个起始型Caspase，被活化后参与启动凋亡。目前，Caspase-8被报道还具有其他功能。在本项研究中，我们发现了一个Caspase-8诱导肿瘤细胞死亡的新途径。这个途径不依赖其.Caspase酶活性及线粒体。我们证实，Caspase-8能够引起溶酶体碱化从而导致溶酶体膜的透化作用。V-ATPase是一个溶酶体膜上负责酸化溶酶体腔的多亚基氢离子泵。我们的研究证实，Caspase-8能够与溶酶体V-ATPase复合体的V0亚基相互作用，而不能够与V1亚基相互作用，从而竞争性抑制了V-ATPase复合体V0亚基与V1亚基的组装，导致溶酶体碱化。我们进一步证实Caspase-8的C端参与了这一相互作用，并且足以诱导细胞死亡。更重要的是，我们发现Caspase-8的蛋白表达速率，而不是蛋白水平，是导致细胞死亡的决定性因素。在本项研究中，我们识别了一个凋亡途径之外的，Caspase-8依赖溶酶体的促细胞死亡机制，并且这一机制能够被潜在运用到一些抗凋亡肿瘤的治疗中。以上成果，项目负责人以共通讯作者发表于Molecular Therapy杂志。