综述:线粒体动力学与线噬的分子机制及其与癌症耐药性的复杂关联

【字体: 时间:2025年10月04日 来源:Journal of Translational Medicine 7.5

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  本综述系统探讨了线粒体动力学(融合/分裂)与线噬(mitophagy)在癌症耐药中的核心作用。作者详细解析了MFN1/2、OPA1、DRP1等关键蛋白的分子机制,揭示了线粒体通过代谢重编程(如Warburg效应)、凋亡逃逸和ROS调控促进耐药的多重路径。文章强调靶向线粒体质量控制网络(如使用DRP1抑制剂Mdivi-1或OPA1抑制剂MYLS22)可逆转化疗耐药,为克服肿瘤治疗困境提供了新策略。

  

线粒体动力学与线噬的分子机制

线粒体作为细胞能量代谢的核心细胞器,通过动态变化(融合、分裂)和质量控制(线噬)参与耐药性调控。线粒体融合由线粒体融合蛋白(MFN1、MFN2)和视神经萎缩蛋白1(OPA1)介导:MFN1/2负责外膜融合,其GTP酶结构域驱动同源/异源二聚化;OPA1通过蛋白酶解生成长型(L-OPA1)和短型(S-OPA1)异构体,协同卡迪olipin诱导内膜管状化融合。分裂则由动力相关蛋白1(DRP1)主导,通过受体(Mff、MiD49/51)招募至线粒体外膜,形成螺旋寡聚体收缩膜结构。线噬作为选择性自噬,通过泛素依赖(PINK1/Parkin通路)和泛素独立(BNIP3、NIX、FUNDC1受体)途径清除损伤线粒体。PINK1在线粒体去极化时稳定于外膜,磷酸化泛素(p-Ser65-Ub)并激活Parkin E3连接酶,启动泛素化信号;自噬接头蛋白(如OPTN、NDP52)通过LC3相互作用区域(LIR)连接吞噬膜,完成降解。

线粒体融合与癌症耐药性

融合通过三重机制促进耐药:代谢重编程(如MFN2增强OXPHOS支持白血病阿霉素耐药)、凋亡抑制(OPA1稳定嵴结构阻断细胞色素c释放;MFN1抑制BAK/BAX寡聚化)及ROS双向调控(如IL-6/MFN1升高ROS促AML耐药,而骨肉瘤干细胞通过融合降低ROS)。值得注意的是,同一药物(如顺铂)在不同癌种中通过融合介导相反耐药表型:宫颈癌中EPHA2敲低通过增强融合增敏顺铂,而卵巢癌中MFN2上调导致ATP耗竭和凋亡抑制。靶向策略包括直接抑制融合蛋白(如OPA1抑制剂MYLS22)或调控上游信号(VDAC1抑制剂逆转病理融合)。

线粒体分裂与癌症耐药性

分裂通过代谢转换(DRP1促进糖酵解)、干细胞特性维持(如glutamine剥夺通过DRP1-Ser616磷酸化富集CD44+/CD117+干细胞)及凋亡调控参与耐药。Mff介导的分裂直接抑制肝癌细胞凋亡,而缺氧通过ROS/DRP1通路促进卵巢癌顺铂逃避。分裂亦可增敏药物:piperlongumine诱导极端分裂激活RIPK1/RIPK3/MLKL坏死性凋亡,Phb1通过Oma1切割OPA1促进p53-Bak凋亡。微环境(基质硬度通过Spire1C/Arp2/3激活DRP1)和基因背景(p53野生型细胞中分裂诱导凋亡)共同决定分裂功能。治疗需依据语境选择抑制(Mdivi-1下调MDR1)或激活分裂(ABT737诱导Sirt3/DRP1凋亡)。

线噬与癌症耐药性

线噬通过代谢适应(BNIP3激活AMPK-ENO2糖酵解维持肝癌乐伐替尼耐药;PINK1/Parkin维持OXPHOS使三阴乳腺癌耐阿霉素)、ROS稳态(LINC01607/miR-892b/p62/Nrf2轴降低ROS;lomitapide激活DRP1线噬升高ROS)及凋亡抑制(FUNDC1减少DNA损伤;HSPA8稳定线噬抑制卵巢癌凋亡)驱动耐药。语境依赖性显著:多发性骨髓瘤中PIWIL1增强线噬扩增耐药干细胞,而肺腺癌中caveolin-1敲低抑制线噬增敏顺铂。联合靶向(melatonin与verteporfin抑制PINK1/Parkin诱导ROS凋亡)或调控代谢(SLC27A3通过β氧化/PINK1线噬促进脂质存储)可逆转耐药。

总结

线粒体动力学与线噬构成网络化耐药调控体系,其功能受癌种类型、药物机制及微环境约束。靶向该网络(如DRP1抑制剂、BNIP3沉默、mitophagy诱导剂)需结合代谢特征与凋亡阈值设计个性化策略,为克服癌症治疗抵抗提供新方向。
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