The complex role of autophagy in glioblastoma: knocking out different types of autophagy and its implications in chemotherapy outcomes
Data
2022-08
Autores
Tomaz, Marina Andrade 
Orientadores
Rocha, Clarissa Ribeiro Reily
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
The term “autophagy” refers to three distinct mechanisms: macroautophagy, chaperone mediated autophagy (CMA) and microautophagy, with macroautophagy and CMA being the most relevant types to cancer biology. Autophagy activation is associated with several cellular defense pathways, such as detoxification and DNA damage response. To better understand how distinct autophagy mechanisms impact chemoresistance, we generated LAMP2A KO and ATG7 KO glioblastoma cell lines, deficient in CMA and macroautophagy, respectively. We observed that LAMP2A KO cells presented a deficiency of antioxidant defenses. Accordingly, the loss of CMA sensitized the GBM cells for treatment with TMZ and other drugs. In contrast, ATG7 KO cells presented evidence of increased antioxidant defense and increased viability when treated with TMZ and other drugs. In cancer cells, accumulation of p62 is a way of activate NRF2, a transcription factor involved in antioxidant defenses and a classical hallmark of chemoresistance in several types of high aggressive tumors. Interestingly, ATG7 KO cell lines displayed higher levels of p62, concomitant with an increase in NRF2 compared to wild type cells, and NRF2 silencing reverted the resistant phenotype in ATG7 KO cells. Curiously, both LAMP2A and ATG7 KO models were more sensitive to proteasome inhibitors, suggesting that proteasome activity may be compensating for the lack of either autophagy. Altogether, our results contributed to demonstrate the role of different autophagy pathways in chemoresistance, as well as the complex dynamics through which tumors can overcome the loss of major cell biology pathways. Here we showed the importance of approaching these two autophagy pathways separately in order to obtain more solid responses in cancer chemoresistance mechanisms, and lead to more effective treatment protocols of glioblastoma.
O termo “autofagia” refere-se a três mecanismos distintos: macroautofagia, autofagia mediada por chaperona (CMA) e microautofagia, sendo macroautofagia e CMA os tipos mais relevantes para a biologia do câncer. A ativação da autofagia está associada a várias vias de defesa celular, como desintoxicação e resposta a danos no DNA. Para entender melhor como mecanismos distintos de autofagia afetam a quimiorresistência, geramos linhagens celulares de glioblastoma LAMP2A KO e ATG7 KO, deficientes em CMA e macroautofagia, respectivamente. Observamos que as células LAMP2A KO apresentaram deficiência de defesas antioxidantes. Assim, a perda de CMA sensibilizou as células GBM para tratamento com TMZ e outras drogas. Em contraste, as células ATG7 KO apresentaram evidências de aumento da defesa antioxidante e aumento da viabilidade quando tratadas com TMZ e outras drogas. Em células cancerosas, o acúmulo de p62 é uma forma de ativar o NRF2, um fator de transcrição envolvido nas defesas antioxidantes e uma marca clássica de quimiorresistência em vários tipos de tumores de alta agressividade. As linhagens de células ATG7 KO apresentaram níveis mais elevados de p62, concomitante com um aumento de NRF2 em comparação com células do tipo selvagem, e o silenciamento de NRF2 reverteu o fenótipo resistente em células ATG7 KO. Os modelos LAMP2A e ATG7 KO foram mais sensíveis aos inibidores de proteassoma, sugerindo que a atividade do proteassoma pode compensar a falta de autofagia. Em conjunto, nossos resultados contribuíram para demonstrar a particularidade do papel de diferentes vias de autofagia na quimiorresistência, bem como a complexa dinâmica pela qual os tumores podem superar a perda das principais vias da biologia celular. Aqui mostramos a importância de abordar essas duas vias de autofagia separadamente para obter respostas mais sólidas nos mecanismos de quimiorresistência do câncer e, assim, levar a protocolos de tratamento mais eficazes para o glioblastoma.
O termo “autofagia” refere-se a três mecanismos distintos: macroautofagia, autofagia mediada por chaperona (CMA) e microautofagia, sendo macroautofagia e CMA os tipos mais relevantes para a biologia do câncer. A ativação da autofagia está associada a várias vias de defesa celular, como desintoxicação e resposta a danos no DNA. Para entender melhor como mecanismos distintos de autofagia afetam a quimiorresistência, geramos linhagens celulares de glioblastoma LAMP2A KO e ATG7 KO, deficientes em CMA e macroautofagia, respectivamente. Observamos que as células LAMP2A KO apresentaram deficiência de defesas antioxidantes. Assim, a perda de CMA sensibilizou as células GBM para tratamento com TMZ e outras drogas. Em contraste, as células ATG7 KO apresentaram evidências de aumento da defesa antioxidante e aumento da viabilidade quando tratadas com TMZ e outras drogas. Em células cancerosas, o acúmulo de p62 é uma forma de ativar o NRF2, um fator de transcrição envolvido nas defesas antioxidantes e uma marca clássica de quimiorresistência em vários tipos de tumores de alta agressividade. As linhagens de células ATG7 KO apresentaram níveis mais elevados de p62, concomitante com um aumento de NRF2 em comparação com células do tipo selvagem, e o silenciamento de NRF2 reverteu o fenótipo resistente em células ATG7 KO. Os modelos LAMP2A e ATG7 KO foram mais sensíveis aos inibidores de proteassoma, sugerindo que a atividade do proteassoma pode compensar a falta de autofagia. Em conjunto, nossos resultados contribuíram para demonstrar a particularidade do papel de diferentes vias de autofagia na quimiorresistência, bem como a complexa dinâmica pela qual os tumores podem superar a perda das principais vias da biologia celular. Aqui mostramos a importância de abordar essas duas vias de autofagia separadamente para obter respostas mais sólidas nos mecanismos de quimiorresistência do câncer e, assim, levar a protocolos de tratamento mais eficazes para o glioblastoma.