化学原線維によって誘発される細胞死のメカニズムを解明する

私たちは以前に、1541という名前の細胞死の小分子誘導因子を発見しました。これは、化学的原線維（「化学」線維）に非共有自己組織化を行い、in vitroでプロカスパーゼ3を活性化しました。ここでは、1541誘発細胞死は、薬物の可溶性形態ではなく、線維性によって引き起こされることを報告します。短いヘアピンRNAスクリーニングは、エンドサイトーシス、小胞の人身売買、リソソーム酸性化に関与する遺伝子のノックダウンが部分的な1541耐性を引き起こすことを明らかにしています。薬理学的阻害剤を使用してこれらの経路の役割を確認します。顕微鏡検査は、蛍光化学フィブリルがリソソームと部分的に共局在する細胞内の涙点に蓄積することを示しています。特に、化学フィブリルはin vitroでリポソームの漏れを結合して誘導し、細胞で同じことをするかもしれないことを示唆しています。化学フィブリルは、カスパーゼ基質を含む広範なタンパク質分解を誘発しますが、調節性プロファイリングは、化学フィブリルが細胞死の既存の誘導者とは異なるクラスを形成することを明らかにしています。化学フィブリルは、タンパク質の線維と類似性を共有し、細胞毒性のメカニズムに関する洞察を提供する可能性があります。

We previously discovered a small-molecule inducer of cell death, named 1541, that noncovalently self-assembles into chemical fibrils ('chemi-fibrils') and activates procaspase-3 in vitro. We report here that 1541-induced cell death is caused by the fibrillar rather than the soluble form of the drug. A short hairpin RNA screen reveals that knockdown of genes involved in endocytosis, vesicle trafficking and lysosomal acidification causes partial 1541 resistance. We confirm the role of these pathways using pharmacological inhibitors. Microscopy shows that the fluorescent chemi-fibrils accumulate in punctae inside cells that partially colocalize with lysosomes. Notably, the chemi-fibrils bind and induce liposome leakage in vitro, suggesting they may do the same in cells. The chemi-fibrils induce extensive proteolysis including caspase substrates, yet modulatory profiling reveals that chemi-fibrils form a distinct class from existing inducers of cell death. The chemi-fibrils share similarities with proteinaceous fibrils and may provide insight into their mechanism of cellular toxicity.