Устойчивость опухолевых клеток к терапии в условиях гипоксии и механизмы ее преодоления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Япрынцева Мария Александровна

• Япрынцева Мария Александровна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Япрынцева Мария Александровна

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Метаболизм опухолевых клеток

1.1.1. Нормальный метаболизм глюкозы

1.1.2. Метаболические особенности опухолевых клеток

1.1.3. Метаболическое перепрограммирование и резистентность к терапии

1.2 Гипоксия

1.2.1. Клеточный ответ на гипоксию

1.2.2. Влияние гипоксии на чувствительность к терапии

1.3. Программируемая гибель клеток

1.3.1. Апоптоз

1.3.1.1. Внешний путь апоптоза

1.3.1.2. Внутренний путь апоптоза

1.3.2. МРТР-некроз

1.3.3. Некроптоз

1.3.4. Аутофагия

1.3.4.1. Митофагия

1.4. Роль митохондрий в канцерогенезе

1.4.1. Роль ЭТЦ в регуляции ПГК

1.4.2. Окислительный стресс

1.4.3. Роль контроля качества митохондрий в канцерогенезе

1.4.4. Таргетирование митохондрий

1.5. Сиртуин-3 и его роль в противоопухолевом ответе клеток

1.5.1. Функции сиртуина

1.5.2. Роль сиртуина 3 в антиоксидантном ответе клетки

1.5.3. Роль сиртуина 3 в регуляции ПГК

1.5.4. Роль сиртуина 3 в регуляции чувствительности к терапии

1.5.5. Про- и противоопухолевое действие сиртуина

1.5.5.1 Роль сиртуина 3 в развитии рака лёгкого

1.5.5.2 Роль сиртуина 3 в развитии рака яичника

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Материалы

2.1.1. Рабочие растворы

2.1.2. Реактивы

2.1.3. Антитела

2.1.4. Генетические конструкции

2.1.5. Коммерческие наборы

2.1.6. Клеточные линии

2.1.7. Образцы тканей пациентов

2.2. Методы

2.2.1. Культивирование клеточных линий

2.2.2. Получение клеточных линий со сниженным или повышенным уровнем белков

2.2.3. Получение резистентных к цисплатину клеточных линий

2.2.4. Наработка плазмиды в культуре бактерий Escherichia coli

2.2.5. «MTS-assay»

2.2.6. Получение клеточных лизатов

2.2.7. Получение белковой фракции тканей лёгкого

2.2.8. Получение цитозольной и мембранной фракций белков

2.2.9. Вестерн-блот анализ

2.2.10. ПЦР в реальном времени

2.2.11. Иммунноцитохимия

2.2.12. Измерение интенсивности митохондриального дыхания

2.2.13. Клоногенный тест

2.2.14. Оценка гибели клеток по размеру популяции SubG1

2.2.15. Оценка различных типов гибели клеток с помощью окрашивания аннексином и йодидом пропидия

2.2.16. Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Влияние гипоксии на индукцию апоптоза

3.2. Влияние митохондриально-направленного препарата ТТБЛ на действие цисплатина

3.3. Рецептор-зависимая митофагия как цитопротекторный механизм

3.4. Роль белков контроля качества митохондрий в прогрессировании АКЛ

3.5. Влияние сиртуина 3 на чувствительность к цисплатину

3.6. Метаболические изменения клеток, резистентных к действию цисплатина

ГЛАВА 4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

AIF (apoptosis inducing factor) - фактор, индуцирующий апоптоз;

AMPK (AMP-activated protein kinase) - протеинкиназа, активируемая АМФ;

BAK (BCL-2 homologues antagonist/killer) - гомологич ный антагонист BCL-2;

BAX (BCL2-associated X) - белок X, ассоциированный с BCL-2;

BCL-2 (B-cell leukemia/lymphoma-2) - антиапоптотический белок, маркер B-

клеточной лейкемии/лимфомы-2;

BH-домен (BCL-2 homology domain) - домен гомологии BCL-2;

BNIP3 (BCL-2/adenovirus E1B 19kDa interacting protein 3) - белок семейства BCL- 2,

подгруппы BH3-only;

cIAP1/2 (cellular IAP 1/2) - клеточный ингибитор апоптотических белков;

DISC (death-inducing signaling complex) - сигнальный комплекс, индуцирующий

клеточную гибель;

DRP1 (dynamin-related protein 1) - белок 1, родственный динамину;

GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) - глицеральдегид-3-

фосфатдегидрогеназа;

HIFs (hypoxia-inducible factors) - факторы индуцируемые гипоксией. К ним относятся HIF1a, HIF2a и HIF3a; HK2 (hexokinase 2) - гексокиназа 2;

HRE (hypoxia response elements) - элементы, чувствительные к гипоксии; IgG (immunoglobulin G) - иммуноглобулин G;

MAP1LC3 (Microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3) - легкая цепь 3 белка, ассоциированного с микротрубочками; MFN1/2 - митофузин 1/2;

MPTP (mitochondrial permeability transition pore) - неспецифическая пора митохондриальной проницаемости;

mTOR (mammalian TOR (target of rapamycin)) - мишень действия рапамицина млекопитающих;

NF-kB (nuclear factor kappa B) - ядерный фактор «каппа-би»;

OPA1 (optic atrophy 1) - митохондриальная ГТФаза, подобная динамину; PARP (poly(ADP-ribose)polymerase) - поли(АДФ-рибоза)-полимераза; SOD2 (superoxiddismutase 2) - супероксиддисмутаза; TNF (tumor necrosis factor) - фактор некроза опухоли;

TRADD (TNFR1 associated via death domain) - белок домена смерти, ассоциированный с TNF рецептором;

TRAF (TNF receptor associated factor) - фактор, ассоциированный с рецептором

фактора некроза опухолей;

АКЛ - аденокарцинома легкого;

АФК - активные формы кислорода;

ГЦК - гепатоцеллюлярная карцинома;

МРЛ - мелкоклеточный рак легкого;

НМРЛ - немелкоклеточный рак легкого;

ПААГ - полиакриламидный гель;

РМЖ - рак молочной железы;

ЦТК - цикл трикарбоновых кислот;

ЭПР - эндоплазматический ретикулум;

ЭТЦ - электрон-транспортная цепь.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

Онкологические заболевания являются одной из самых частых причин смерти в мире, занимая второе место после патологий сердечно-сосудистой системы. По данным Росстат распространенность онкологических заболеваний увеличивается: за последние 10 лет заболеваемость раком среди граждан России выросла более чем на 20%. Причиной наибольшего количества таких смертей является рак лёгкого; самый распространённый и агрессивный его подтип -аденокарцинома легкого (АКЛ).

Одной из ключевых проблем терапии злокачественных новообразований является развитие у опухолевых клеток резистентности к противоопухолевым препаратам, в частности, к широко применяемым ДНК-повреждающим соединениям. Одна из важных причин возникновения резистентности - гипоксия, которая часто сопровождает развитие солидных опухолей. Выявление молекулярных путей, обуславливающих защитное действие гипоксии на опухолевые клетки, и их сенсибилизация к действию противоопухолевых препаратов является первостепенной задачей биомедицинских исследований. Мишенью активируемых гипоксией сигнальных путей могут быть митохондрии, играющие важнейшую роль в инициации и реализации различных форм гибели клеток. Пермеабилизация митохондрий, определяемая балансом про- и антиапоптотических белков семейства ВСЬ-2 на их внешней мембране инициирует гибель клеток по механизму апоптоза. Системы контроля качества митохондрий, а именно митофагия и митохондриальная динамика, способствуют выживанию клеток за счёт своевременного удаления повреждённых органелл. Однако, если повреждённые митохондрии не удаляются, они становятся источником активных форм кислорода (АФК), стимулирующих канцерогенез, что делает их роль в развитии опухолей более сложной. Исследования роли митохондрий в канцерогенезе и их значения в противоопухолевой терапии проводятся в ведущих лабораториях мира.

Многофакторность описываемого явления требует целостного понимания биологии рака. Раскрытие молекулярных механизмов возникновения резистентности и определение ключевых белков-участников этого явления необходимы для определения стратегии преодоления резистентности. Учитывая это, можно заключить, что данное исследование чрезвычайно актуально, поскольку полученные в нём данные могут послужить дополнению известных и разработке новых принципов и подходов терапии пациентов со злокачественными новообразованиями.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Устойчивость опухолевых клеток к терапии в условиях гипоксии и механизмы ее преодоления»

Цель работы

Целью данной работы является раскрытие механизмов устойчивости опухолевых клеток к терапии в условиях гипоксии.

Задачи работы

1) Оценить влияние гипоксии на чувствительность опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам цисплатину и доксорубицину;

2) Исследовать вовлечённость митохондрий в модуляцию гибели в гипоксических условиях, а также выявить конкретные белки, обуславливающие такую модуляцию;

3) Исследовать изменение содержания различных белков контроля качества митохондрий в тканях опухолей по сравнению с нормальной тканью у пациентов с АКЛ;

4) Установить роль деацетилазы сиртуина 3 в регуляции апоптоза;

5) Получить модель клеток, устойчивых к цисплатину, и определить возможные механизмы формирования резистентности.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы

В настоящем исследовании получены новые данные о механизмах возникновения резистентности к химиотерапевтическим препаратам. В частности,

помимо снижения чувствительности к апоптозу, показана возможность формирования метаболически малоактивного фенотипа опухолевых клеток, характеризующегося низкой скоростью пролиферации, что помогает им противостоять действию ДНК-повреждающего препарата цисплатина. Продемонстрированы механизмы защиты клеток от гибели в гипоксических условиях, обусловленные функциональной активностью митохондрий. Показано подавление уровней проапоптотических белков семейства BCL-2 за счёт снижения содержания p53 в условиях гипоксии, приводящее к возникновению устойчивости к апоптозу. Впервые показана роль рецептор-зависимой митофагии и её конкретных участников белков BNIP3 и BNIP3L в формировании резистентности к терапии при гипоксии. Полученные данные имеют фундаментальное значение для понимания биологии рака и механизмов развития резистентности к терапии, что в перспективе позволит разработать новые подходы для преодоления данного типа резистентности.

Апробация работы

Материалы настоящей работы были представлены на 27-ой и 28-ой ежегодных Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2020, Москва, 2021), конференции MAC (Mitochondria, Apoptosis, Cancer) (Сингапур, 2021), VI и IX Всероссийских молодежных научных форумах НАУКА БУДУЩЕГО - НАУКА МОЛОДЫХ (Москва, 2021, Самара, 2024), 12м Ежегодном Симпозиуме CCBIO (Берген, Норвегия, 2024), а также VI Национальном конгрессе по регенеративной медицине (Санкт-Петербург, 2024).

Результаты данного исследования были представлены в четырёх экспериментальных статьях, приведённые в работе материалы литературного обзора опубликованы в трех обзорных статьях в высокорейтинговых международных журналах.

Данное исследование было награждено стипендией МГУ имени М.В.

Ломоносова для молодых преподавателей, научных сотрудников, аспирантов в 2022 году, а также премиями по программе развития МГУ имени М.В. Ломоносова 2021 и 2022 года.

Научные результаты, полученные в ходе выполнения настоящего исследования, были включены в педагогические программы на факультете фундаментальной медицины МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова, войдя в курсы лекций «Токсикология в медицине» и «Программируемая гибель клеток», а также в программы Школ молодых ученых ИМБ им. В. А. Энгельгардта РАН «Программируемая клеточная гибель: значение и механизмы» (Москва, 17-18 октября 2023 года) и «Программируемая гибель клеток: значение в медицине» (Москва, 7 ноября 2024 года).

Апробация работы была проведена на заседании межлабораторного объединенного семинара Кафедры биохимии и регенеративной биомедицины, Лаборатории генных и клеточных технологий, Лаборатории исследования механизмов апоптоза, Лаборатории морфогенеза и репарации тканей Факультета фундаментальной медицины МНОИ ФГБОУ ВО МГУ им. М.В. Ломоносова 27 декабря 2024 года.

Положения, выносимые на защиту

1. В гипоксических условиях апоптоз ингибирован за счёт снижения пермеабилизации внешней мембраны митохондрий, ключевого события индукции апоптоза.

2. Рецептор-зависимая митофагия, активирующаяся в условиях гипоксии, препятствует реализации программы апоптоза, удаляя повреждённые митохондрии, способные инициировать гибель клеток.

3. Сиртуин 3 является одним из факторов благоприятного прогноза выживания пациентов с аденокарциномой лёгкого.

4. Уровень сиртуина 3 не влияет на чувствительность опухолевых клеток к цисплатину, но при воздействии непосредственно на митохондрии защищает

клетки от апоптоза.

5. Развитие резистентности к действию цисплатина сопровождается изменениями метаболизма и скорости пролиферации. Клетки могут приобретать малоактивный фенотип, характеризующийся низкой скоростью пролиферации и подавлением интенсивности метаболизма.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Метаболизм опухолевых клеток

Клетки злокачественных опухолей отличаются от клеток здоровых тканей на молекулярном уровне. Для описания этих изменений в 2000 году Д. Ханаганом и Р. Вайнбергом была сформулирована концепция «ключевых признаков рака» (Hallmarks of cancer), в дальнейшем получившая развитие в серии публикаций [13]. Изначально выделяли шесть ключевых признаков рака: неограниченная способность клеток к делению; устойчивый ангиогенез; избегание апоптоза; независимость от сигналов роста; нечувствительность к сигналам, препятствующих росту и делению; способность к инвазии и метастазированию. В 2011 году термин «избегание апоптоза» был изменен на «устойчивость к гибели клеток», а также были добавлены изменения метаболизма клетки, избегание иммунного разрушения, нестабильность генома и мутации, а также воспаления, способствующие возникновению опухолей. В 2022 году список был расширен до 14 пунктов, включая раскрытие фенотипической пластичности, наличие стареющих клеток, полиморфных микробиом и немутационное эпигенетическое перепрограммирование. Таким образом, по крайней мере два из этих признаков, а именно, устойчивость к гибели клеток и изменения метаболизма клетки, напрямую связаны с задачей данного исследования.

1.1.1. Нормальный метаболизм глюкозы

Первичный источник энергии для клетки — это глюкоза. Метаболизм глюкозы включает в себя пять шагов:

1. поглощение глюкозы клеткой с помощью транспортёров семейства GLUT,

2. превращение глюкозы в пируват в процессе гликолиза,

3. образование из пирувата ацетил-CoA,

4. утилизация ацетил-CoA в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК), приводящая к образованию восстановленных переносчиков электронов НАДН и ФАДН

5. окислительное фосфорилирование, включающее в себя перенос электронов в

электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) и синтез АТФ АТФ-синтазой.

Первые стадии метаболизма глюкозы протекают в цитоплазме, тогда как ЦТК и окислительное фосфорилирование - в митохондриях.

Так как для окислительного фосфорилирования необходим кислород, в условиях гипоксии оно становится невозможным. В таком случае пируват превращается в лактат при участии фермента лактатдегидрогеназы (LDH). Лактат является конечным продуктом анаэробного метаболизма глюкозы и экспортируется из клетки [4].

Другой альтернативный путь гликолиза - пентозофосфатный путь, который также называют гексозомонофосфатным шунтом, необходим для синтеза нуклеотидов, производя рибозо-5-фосфат. Он также играет важную роль в окислительно-восстановительном балансе клетки как основной источник НАДФН, необходимого для нейтрализации АФК [5]. У пентозофосфатного пути есть две основные стадии - окислительная и неокислительная. В первой, глюкозо-6-фосфат из гликолиза необратимо превращается в рибулозо-6-фосфат при помощи нескольких последовательных реакций, при этом образуется НАДФН. Первый фермент этой стадии - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа - является лимитирующим и определяет активность всего пути. Во время второй стадии рибулозо-5-фосфат претерпевает структурные перестройки, превращаясь в предшественники синтеза нуклеиновых кислот и аминокислот. Ключевыми ферментами этой стадии являются транскетолаза и трансальдолаза.

1.1.2. Метаболические особенности опухолевых клеток

Раковым клеткам для поддержания высоких скоростей пролиферации необходимо большее количество энергии и биосинтетических материалов, чем нормальным клеткам. Соответственно, их метаболизм адаптируется для удовлетворения этих потребностей. Наиболее известное изменение метаболизма глюкозы — это явление, называемое эффектом Варбурга. Оно основано на наблюдениях нобелевского лауреата Отто Варбурга, сделанных ещё в двадцатых

годах прошлого века. Он заметил, что опухолевые клетки превращают глюкозу в лактат даже в аэробных условиях, несмотря на энергетическую невыгодность этого процесса [6]. Таким образом, метаболизм опухолевых клеток претерпевает смещение от окислительного фосфорилирования в сторону гликолиза. В первую очередь это обусловлено гипоксическими условиями, сопровождающими развитие опухоли, поскольку быстрая пролиферация опухолевых клеток опережает возможности кровеносной системы, доставляющей к клеткам кислород. Но опухолевые клетки продолжают оставаться в основном гликолитическими и впоследствии, поскольку продукты гликолиза используются в синтезе соединений, обеспечивающих биосинтез биологически важных строительных материалов для клетки. Этот сдвиг приносит опухолевым клеткам преимущества, заключающиеся в более быстром получении ими энергии. Это происходит из-за более высокой скорости гликолиза по сравнению с окислительным фосфорилированием. Кроме того, повышаются уровни промежуточных метаболитов гликолиза, которые служат субстратами для путей биосинтеза. Для поддержания высокой активности гликолиза клетки нуждаются в усилении поглощения глюкозы. Это достигается за счет стимуляции экспрессии генов транспортёров глюкозы, наиболее часто возрастают уровни GLUTI и GLUT3 [7]. Кроме того, в опухолевых клетках повышена экспрессия гликолитических ферментов, в которым относятся: гексокиназа 2 (HK2), фосфофруктокиназа, киназа пируватдегидрогеназы 1 (PDK1). Также часто усилены экспрессия LDH и монокарбоксилатного транспортёра 4 (MCT-4), который участвует в выведении лактата из клетки. Эти изменения могут быть опосредованы несколькими онкогенами включая EGFR, RAS, MYC и другими. Важными регуляторами метаболического перепрограммирования являются опухолевый супрессор p53 и фактор, индуцируемый гипоксией 1 (HIF1) (см. раздел 1.2.1.) [8].

Кроме того, рост гликолитической активности раковых клеток связан с активацией пентозофосфатного пути, который обеспечивает синтез нуклеотидов и поддерживает высокую скорость пролиферации за счет этого. Активация

аэробного гликолиза и последующая секреция лактата из клеток приводят к отстранению пула углерода от биосинтетических путей, что не соответствует метаболическим потребностям пролиферирующих раковых клеток. Была выдвинута гипотеза, что гликолитический фенотип поддерживает высокие уровни промежуточных продуктов гликолиза, приводя к активации пентозофосфатного пути как биосинтетической ветви гликолиза [9]. Кроме того, пентозофосфатный путь противодействует окислительному стрессу, повышая жизнеспособность раковых клеток и устойчивость к лекарственным препаратам за счёт генерации НАДФН, используемого для реакций, защищающих клетку от АФК [10].

Отто Варбург предполагал, что сдвиг метаболизма опухолевых клеток в сторону гликолиза происходит в результате повреждения митохондрий, имея в виду, что дефекты в митохондриальной ЭТЦ лежат в основе канцерогенеза. Действительно, в дальнейшем было обнаружено, что многие онкогенные мутации затрагивают белки, участвующие в ЦТК, например, изоцитратдегидрогеназу, сукцинатдегидрогеназу, фумаратгидратазу [11]. Однако, как показали впоследствии, опухолевые клетки активно потребляют кислород, а функциональные митохондрии необходимы для их выживания как в культуре клеток, так и у пациентов. Гликолитический сдвиг обусловлен стимуляцией гликолитических ферментов в дополнение к окислительному фосфорилированию, а не вместо него [12-15]. Таким образом, эффект Варбурга лежит в основе адаптации опухолевых клеток к гипоксии, которая неизбежно возникает при быстром росте опухоли, поддержания уровня восстановленного НАДН, а также синтеза макромолекул, необходимых для пролиферации клеток опухоли.

Кроме метаболизма глюкозы, другие метаболические пути опухолевых клеток также изменяются для поддержания неограниченной пролиферации. Так, многие клетки рака зависимы от потребления глутамина, который необходим для аминокислотного обмена, а также служит источником азота для синтеза пуриновых оснований и источником углерода ЦТК через анаплеротический шунт. У них наблюдается повышенная экспрессия генов, связанных с метаболизмом глутамина:

GLS (глутаминаза), GLUD (глутаматдегидрогеназа), SLC1A5 (переносчик аминокислот), трансаминазы. При этом наблюдается активация и липидного обмена раковых клеток [8].

1.1.3. Метаболическое перепрограммирование и резистентность к терапии

Изменение метаболизма опухолевых клеток играет важную роль в формировании и поддержании устойчивости к противоопухолевым препаратам. Так, часто цисплатин-резистентные клетки проявляют гликолитический фенотип, характеризующийся повышением регуляции ОЬиТ1, гликолитических ферментов (например, НК2, енолазы 1), ингибиторов продукции ацетил-КоА (РБК) или монокарбоксилатных транспортеров. Нокдаун генов или фармакологическое ингибирование этих мишеней восстанавливают чувствительность к цисплатину [16-18]. В некоторых исследованиях при этом показано снижение митохондриального дыхания [19].

Однако, иногда наблюдается обратное перепрограммирование, также называемое «второе метаболическое переключение» или «анти-эффект Варбурга». В таких клетках наблюдается сниженное потребление глюкозы и уровень гликолиза, но более высокий уровень окислительного фосфорилирования [20]. Меньшая зависимость от потребления глюкозы заставляет клетки использовать новые источники углерода, такие как глутамин. Аналогичное метаболическое ремоделирование было обнаружено с помощью транскриптомного анализа в циркулирующих опухолевых клетках, выделенных из меланомы, рака легких, рака простаты и рака молочной железы (РМЖ) [21]. Кроме того, этот респираторный фенотип эпителиальных раковых клеток может поддерживаться метаболически перепрограммированными клетками стромы. После того, как эти клетки трансформируются в ассоциированные с раком фибробласты, они переходят на аэробный гликолиз и секретируют лактат и пируват, которые используются раковыми клетками в качестве богатых энергией субстратов для ЦТК и

окислительного фосфорилирования [22]. Активация окислительного фосфорилирования и независимость от гликолиза рассматриваются как механизмы резистентности к цисплатину [23-25]. Эти процессы снижают эффективность цисплатина вследствие ускоренной пролиферации клеток и метаболической адаптации к возросшим энергетическим потребностям.

Исследование на клетках пациентов с раком яичников, также показали, что цисплатин-резистентные клетки демонстрируют способность переключаться между гликолизом и окислительным фосфорилированием, тогда как цисплатин-чувствительные клетки преимущественно полагаются на гликолиз. Высокая метаболическая активность, по-видимому, поддерживает энергетические потребности пролиферации, в то время как гибкость в выборе метаболического пути представляет клеточную адаптивность [26].

В дополнение к своей роли поставщика энергии, митохондрии являются основным источником АФК, а также основным местом их нейтрализации. Раковые клетки имеют умеренно повышенные уровни АФК, которые усиливают онкогенный фенотип, способствуют геномной нестабильности, поддерживают пролиферацию и потенциально помогают избежать гибели клеток. Тем не менее, избыточная генерация АФК может вызывать гибель клеток посредством различных механизмов, включая апоптоз и некроз, обусловленный открытием неспецифической поры во внутренней митохондриальной мембране, МРТР-некроз (от MPTP - mitochondrial permeability transition pore) (более подробно про MPTP-некроз в разделе 1.3.2) [27]. Накопление АФК и последующее повреждение ДНК и других биополимеров также являются частью механизмов, лежащих в основе цитотоксичности цисплатина [28]. Примечательно, что в цисплатин-резистентных клетках, использующих окислительное фосфорилирование наряду с гликолизом, повышена утечка электронов из ЭТЦ и наблюдаются более высокие базальные уровни АФК [19,29].

1.2 Гипоксия

Важную роль в метаболическом перепрограммировании опухолевых клеток играет гипоксия. Она практически всегда сопутствует развитию солидных опухолей, так как неконтролируемая пролиферация опухоли опережает развитие кровеносной системы, снабжающей её кислородом. Это вызывает подавление митохондриального окислительного фосфорилирования, основной системы производства АТФ в клетке. При этих обстоятельствах клетки приспосабливаются к низким концентрациям кислорода, а также используют возникающее гипоксическое микроокружение для адаптации к быстрому росту и избеганию гибели.

1.2.1. Клеточный ответ на гипоксию

Основной медиатор гипоксии, обеспечивающий адаптацию клетки - Н1Б1. Он представляет собой гетеродимер, состоящий из а- и в-субъединиц. в-субъединица присутствует в клетке конститутивно, тогда как а-субъединица в нормальных условиях гидроксилируется пролилгидроксилазами (РНБб) по двум специфическим остаткам пролина в домене кислородной деградации, расположенном на С-конце полипептидной цепи (аминокислотные остатки 403603) (рисунок 1 А). Гидроксилированный таким образом белок узнаётся фактором фон Гиппеля-Линдау (УНЬ). Этот белок представляет собой убиквитин-лигазу, и его ферментативная функция заключается в ковалентном присоединении к белку-мишени убиквитиновой метки и дальнейшему образованию полиубиквитиновой цепочки. Эта цепь позволяет белку связаться с протеасомой и подвергнуться деградации в ней. Другой белок, препятствующий функционированию НШ1 -фактор, ингибирующий НШ (Р1Н). Он блокирует способность НШ1 связывать его транскрипционный коактиватор р300/СВР и выполнять функцию регуляции экспрессии генов-мишеней.

При гипоксии активность пролилгидроксилаз, зависящих от кислорода, и БШ снижается, что приводит к стабилизации НТБ1а и его транслокации в ядро, где он

связывается с НШ1Р (рисунок 1 Б). Этот комплекс связывает элемент ответа на гипоксию (НКЕ-участок) промоторов генов-мишеней, регулируя их транскрипцию.

Рисунок 1. Регуляция стабильности HIF1 в условиях нормоксии и гипоксии (из [30] с изменениями). PHDs - пролилгидроксилазы, pVHL - фактор фон Гиппеля-Линдау, HRE - элемент ответа на гипоксию, Ub - убиквитин.

Для моделирования гипоксии в исследованиях in vitro используют хелаторы железа, например, дефероксамин и хлорид кобальта. Их действие основано на том, что в каталитическом центре пролилгидроксилаз содержится железо. При его связывании хелатором, фермент ингибируется, соответственно HIFla не деградирует и накапливается в клетке. HIFla также может быть стабилизирован некоторыми митохондриальными субстратами (сукцинатом и фумаратом); это явление известно как псевдогипоксия [31].

У HIFla есть два гомолога - HIF2a и HIF3a, также накапливающиеся в условиях гипоксии и гетеродимеризующиеся с HIFip. HIF2a действует сходно с HIFla, но в отличие от него, наиболее обильно экспрессируется на стадии эмбрионального развития и во взрослых клетках эндотелия, легких, плаценте и сердце. Он также отличается по специфичности к активируемым генам-мишеням. HIF3a связывается с теми же генами-мишенями, но является их отрицательным

регулятором, подавляя транскрипцию [32].

К мишеням HIFla относятся множество генов, в основном регулирующие метаболизм глюкозы, как, например, транспортёры глюкозы GLUTI, GLUT2, GLUT4, ферменты гликолиза глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа (GAPDH), HK2, LDH, PDK1. К мишеням HIF1 относятся также факторы, регулирующие ангиогенез и кровоснабжение, например, фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), эритропоэтин, гемоксигеназа-1 [33].

Так как митохондрии являются основными потребителями кислорода в клетке, они наиболее чувствительны к снижению его концентрации. Гипоксические условия снижают эффективность транспорта электронов в ЭТЦ, тем самым способствуя утечке электронов и образованию супероксид-радикала в митохондриях, способного окислять липиды и белки мембран, а также вызывать повреждение ДНК. Митохондриальная ДНК наиболее уязвима к действию АФК из-за непосредственной близости к их источнику (дыхательной цепи), а также отсутствия гистонов, затрудняющих доступ к ней и меньшей активности систем репарации. Повреждённые таким образом митохондрии в свою очередь генерируют ещё больше супероксид-радикала, тем самым создавая «вспышку» продукции АФК.

Одной из ключевых стратегий в ответ на гипоксию является уменьшение массы митохондрий путем митофагии - селективной аутофагии митохондрий [34]. Она включает в себя два основных пути - PINKl-Parkin-убиквитиновая система и рецептор-зависимая, включающая в себя прямое взаимодействие ряда белков внешней мембраны митохондрий с белками семейства ATG8. Наиболее важные рецепторы митофагии, белок BNIP3 и его гомолог BNIP3L (также известный как Nix) имеют в своём промоторе HRE-участок, и их экспрессия активируется в ответ на стабилизацию HIFla.

Независимо от HIFs при гипоксии могут активироваться и другие сигнальные пути, например, путь NF-kB, путь активирующейся АМФ протеинкиназы (AMPK), PI3K/Akt/mTOR путь, которые регулируют воспаление, изменения метаболизма,

пролиферацию и выживание клеток [35].

1.2.2. Влияние гипоксии на чувствительность к терапии

В гипоксических условиях опухолевые клетки приобретают резистентность к радио- и химиотерапии. HIF1 играет в этом важнейшую роль и ассоциирован не только с устойчивостью к терапии, но и образованием метастазов и низкими показателями выживаемости у онкологических больных. Так, HIF1 усиливает экспрессию ABC-транспортёров, экспортирующих цитотоксические препараты из клетки [36]. Стимулируя ключевые этапы гликолиза, HIF1 облегчает метаболическое перепрограммирование опухоли, обеспечивающее выживание опухолевых клеток.

Кроме того, HIF1 способен модулировать различные пути программируемой гибели клеток (ПГК), включая апоптоз. Так, HIF1 может непосредственно ингибировать апоптоз, повышая экспрессию белков-ингибиторов апоптоза (IAPs) и подавлять активность каспаз -3 и -9 [36].

Важным регулятором апоптоза является транскрипционный фактор p53. Он является одним из основных опухолевых супрессоров, и во многих опухолях он мутирован, либо его экспрессия снижена. В норме, он связывается с убиквитин-лигазой MDM2 (murine double minute 2) и подвергается протеасомной деградации; при повреждении ДНК он фосфорилируется и его уровень в клетке стабилизируется (более подробно см. 1.3.1.2.). Взаимоотношения p53 и HIF1 достаточно сложны.

В условиях интенсивной гипоксии уровень MDM2 снижен, что приводит к стабилизации p53 и запуску апоптоза [37]. Показано, что стабилизация p53 в гипоксических условиях зависит от HIF1a и происходит в результате прямого взаимодействия этих белков [38]. Был описан комплекс, включающий в себя HIF1a и p53, и обнаружены два остатка пролина (P402 и P564) в домене кислородной деградации HIF1a, взаимодействующие с ДНК-связывающим доменом p53 [39,40]. Кроме того, HIF1a напрямую связывается с MDM2, формируя тройной комплекс HIF1a-p53-MDM2, в котором он защищает p53 от MDM2-зависимого

убиквитинирования и деградации, стабилизируя его уровень [41].

Сам p53 способен негативно регулировать HIF1, усиливая чувствительность к терапии. Так, потеря p53 в опухолевых клетках повышает уровень HIFla, приводящий к неоваскуляризации и росту опухоли [42]. р53-зависимая деградация HIFla происходит в тройном комплексе HIF1a-p53-MDM2, однако необходимость MDM2 и её функции противоречивы. Предполагается, что она убиквитинирует HIFla и приводит к его деградации, в то время как р53 выступает каркасным белком, обеспечивающим их взаимодействие, однако отсутствие MDM2 или ингибирование её способности связываться с р53 не устраняли р53-зависимую деградацию HIFla [43]. Мутантный р53 может приобретать функции, не характерные для нормального варианта этого белка. Так, он, напротив, стабилизирует уровень HIFla, обуславливая про-канцерогенный эффект [44].

Тем не менее в более мягких условиях гипоксии, ближе к физиологическим, не происходит накопления р53, а в некоторых случаях и в сочетании с другими факторами его уровень может снижаться [43]. Предполагается, что уровень р53 в условиях умеренной гипоксии снижается в результате его MDM2-зависимой протеасомной деградации или разрезания кальпаинами [45]. Уровень р53 может регулироваться условиями, подобными гипоксии, и на транскрипционном уровне. Так, экспрессия гена TP53 может быть снижена миметиком гипоксии хлоридом кобальта через участок промотора E-бокс [46].

Показано, что гипоксия ингибировала увеличение уровня р53 в ответ на различные ДНК-повреждающие стимулы. Так, гипоксия ингибировала фосфорилирование р53 киназой ATM в ответ на действие 5-фторурацила и подавляла гибель клеток [47]. Нокдаун HIFl увеличивал уровень р53 в ответ на 5-фторурацил. Авторы предположили, что HIFl способствовал подавлению уровней АФК, снижая стабильность белка р53 [48]. Цитопротекторное действие гипоксии в ответ на цисплатин, однако, протекало по HIFl-независимому механизму [49]. Аналогичная ситуация наблюдалась при индукции апоптоза этопозидом: клетки с дефицитом HIFl были более чувствительны к ДНК-повреждающим препаратам и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Япрынцева Мария Александровна, 2025 год

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Hanahan D., Weinberg R.A. The Hallmarks of Cancer // Cell. 2000. Vol. 100, № 1. P. 57-70.

2. Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of Cancer: The Next Generation // Cell. 2011. Vol. 144, № 5. P. 646-674.

3. Hanahan D. Hallmarks of Cancer: New Dimensions // Cancer Discov. 2022. Vol. 12, № 1. P. 31-46.

4. Bose S., Le A. Glucose Metabolism in Cancer. 2018. P. 3-12.

5. TeSlaa T. et al. The pentose phosphate pathway in health and disease // Nat. Metab. 2023. Vol. 5, № 8. P. 1275-1289.

6. Warburg O., Wind F., Negelein E. THE METABOLISM OF TUMORS IN THE BODY // J. Gen. Physiol. 1927. Vol. 8, № 6. P. 519-530.

7. Ancey P., Contat C., Meylan E. Glucose transporters in cancer - from tumor cells to the tumor microenvironment // FEBS J. 2018. Vol. 285, № 16. P. 2926-2943.

8. Chae H.-S., Hong S.-T. Overview of Cancer Metabolism and Signaling Transduction // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 24, № 1. P. 12.

9. DeBerardinis R.J., Chandel N.S. We need to talk about the Warburg effect // Nat. Metab. 2020. Vol. 2, № 2. P. 127-129.

10. Giacomini I. et al. The Pentose Phosphate Pathway and Its Involvement in Cisplatin Resistance // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 3. P. 937.

11. Koppenol W.H., Bounds P.L., Dang C. V. Otto Warburg's contributions to current concepts of cancer metabolism // Nat. Rev. Cancer. 2011. Vol. 11, № 5. P. 325-337.

12. Tan A.S. et al. Mitochondrial Genome Acquisition Restores Respiratory Function and Tumorigenic Potential of Cancer Cells without Mitochondrial DNA // Cell Metab. 2015. Vol. 21, № 1. P. 81-94.

13. Fan T.W. et al. Altered regulation of metabolic pathways in human lung cancer discerned by 13C stable isotope-resolved metabolomics (SIRM) // Mol. Cancer. 2009. Vol. 8, № 1. P. 41.

14. Hensley C.T. et al. Metabolic Heterogeneity in Human Lung Tumors // Cell.

2016. Vol. 164, № 4. P. 681-694.

15. Bedi M., Ray M., Ghosh A. Active mitochondrial respiration in cancer: a target for the drug // Mol. Cell. Biochem. 2022. Vol. 477, № 2. P. 345-361.

16. Wang L. et al. The Role of Tumour Metabolism in Cisplatin Resistance // Front. Mol. Biosci. 2021. Vol. 8.

17. Li J. et al. Targeting Metabolism in Cancer Cells and the Tumour Microenvironment for Cancer Therapy // Molecules. 2020. Vol. 25, № 20. P. 4831.

18. Cocetta V., Ragazzi E., Montopoli M. Links between cancer metabolism and cisplatin resistance. 2020. P. 107-164.

19. Afonso J. et al. Cisplatin-Resistant Urothelial Bladder Cancer Cells Undergo Metabolic Reprogramming beyond the Warburg Effect // Cancers (Basel). 2024. Vol. 16, № 7. P. 1418.

20. Wangpaichitr M. et al. Cisplatin Resistance and Redox-Metabolic Vulnerability: A Second Alteration // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, № 14. P. 7379.

21. Jiang Z. et al. A Potential "Anti-Warburg Effect" in Circulating Tumor Cellmediated Metastatic Progression? // Aging Dis. 2024.

22. Pavlides S. et al. The reverse Warburg effect: Aerobic glycolysis in cancer associated fibroblasts and the tumor stroma // Cell Cycle. 2009. Vol. 8, № 23. P. 3984-4001.

23. Buckley A.M. et al. Characterisation of an Isogenic Model of Cisplatin Resistance in Oesophageal Adenocarcinoma Cells // Pharmaceuticals. 2019. Vol. 12, № 1. P. 33.

24. Wangpaichitr M. et al. Exploiting ROS and metabolic differences to kill cisplatin resistant lung cancer // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 30. P. 49275-49292.

25. Gao Y. et al. Cisplatin-resistant A549 non-small cell lung cancer cells can be identified by increased mitochondrial mass and are sensitive to pemetrexed treatment // Cancer Cell Int. 2019. Vol. 19, № 1. P. 317.

26. Dar S. et al. Bioenergetic Adaptations in Chemoresistant Ovarian Cancer Cells // Sci. Rep. Springer US, 2017. № May. P. 1-17.

27. Sabharwal S.S., Schumacker P.T. Mitochondrial ROS in cancer: initiators, amplifiers or an Achilles' heel? // Nat. Rev. Cancer. 2014. Vol. 14, № 11. P. 709-721.

28. Marullo R. et al. Cisplatin Induces a Mitochondrial-ROS Response That Contributes to Cytotoxicity Depending on Mitochondrial Redox Status and Bioenergetic Functions // PLoS One / ed. Sobol R.W. 2013. Vol. 8, № 11. P. e81162.

29. Liang X.-J. et al. SIRT1 Contributes in Part to Cisplatin Resistance in Cancer Cells by Altering Mitochondrial Metabolism // Mol. Cancer Res. 2008. Vol. 6, № 9. P. 1499-1506.

30. Luo Z. et al. Hypoxia signaling in human health and diseases: implications and prospects for therapeutics // Signal Transduct. Target. Ther. 2022. Vol. 7, № 1. P. 218.

31. Chandel N.S. et al. Reactive Oxygen Species Generated at Mitochondrial Complex III Stabilize Hypoxia-inducible Factor-1a during Hypoxia // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275, № 33. P. 25130-25138.

32. Albadari N., Deng S., Li W. The transcriptional factors HIF-1 and HIF-2 and their novel inhibitors in cancer therapy // Expert Opin. Drug Discov. 2019. Vol. 14, № 7. P. 667-682.

33. Cheng L. et al. Hypoxia-Inducible Factor-1a Target Genes Contribute to Retinal Neuroprotection // Front. Cell. Neurosci. 2017. Vol. 11.

34. Fuhrmann D.C. et al. Chronic hypoxia alters mitochondrial composition in human macrophages // Biochim. Biophys. Acta - Proteins Proteomics. 2013. Vol. 1834, № 12. P. 2750-2760.

35. Lee S.-H., Golinska M., Griffiths J.R. HIF-1-Independent Mechanisms Regulating Metabolic Adaptation in Hypoxic Cancer Cells // Cells. 2021. Vol. 10, № 9. P. 2371.

36. Lee P.W.T. et al. Hypoxia-Inducible Factor-Dependent and Independent Mechanisms Underlying Chemoresistance of Hypoxic Cancer Cells // Cancers (Basel). 2024. Vol. 16, № 9. P. 1729.

37. Hammond E.M., Giaccia A.J. The role of p53 in hypoxia-induced apoptosis // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005. Vol. 331, № 3. P. 718-725.

38. An W.G. et al. Stabilization of wild-type p53 by hypoxia-inducible factor 1a // Nature. 1998. Vol. 392, № 6674. P. 405-408.

39. Hansson L.O. et al. Two sequence motifs from HIF-1a bind to the DNA-binding site of p53 // Proc. Natl. Acad. Sci. 2002. Vol. 99, № 16. P. 10305-10309.

40. Sanchez-Puig N., Veprintsev D.B., Fersht A.R. Binding of Natively Unfolded HIF-1a ODD Domain to p53 // Mol. Cell. 2005. Vol. 17, № 1. P. 11-21.

41. Chen D. et al. Direct Interactions between HIF-1a and Mdm2 Modulate p53 Function // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 16. P. 13595-13598.

42. Ravi R. et al. Regulation of tumor angiogenesis by p53-induced degradation of hypoxia-inducible factor 1a // Genes Dev. 2000. Vol. 14, № 1. P. 34-44.

43. Amelio I., Melino G. The p53 family and the hypoxia-inducible factors (HIFs): determinants of cancer progression // Trends Biochem. Sci. 2015. Vol. 40, № 8. P.425-434.

44. Alvarado-Ortiz E. et al. Mutant p53 Gain-of-Function: Role in Cancer Development, Progression, and Therapeutic Approaches // Front. Cell Dev. Biol. 2021. Vol. 8.

45. Sermeus A., Michiels C. Reciprocal influence of the p53 and the hypoxic pathways // Cell Death Dis. 2011. Vol. 2, № 5. P. e164-e164.

46. Lee S.G., Lee H., Rho H.M. Transcriptional repression of the human p53 gene by cobalt chloride mimicking hypoxia // FEBS Lett. 2001. Vol. 507, № 3. P. 259-263.

47. Achison M., Hupp T.R. Hypoxia attenuates the p53 response to cellular damage // Oncogene. 2003. Vol. 22, № 22. P. 3431-3440.

48. Rohwer N. et al. Hypoxia-Inducible Factor 1a Determines Gastric Cancer Chemosensitivity via Modulation of p53 and NF-kB // PLoS One / ed. Fox D. 2010. Vol. 5, № 8. P. e12038.

49. Wang J. et al. Cytoprotective Effects of Hypoxia against Cisplatin-Induced Tubular Cell Apoptosis // J. Am. Soc. Nephrol. 2006. Vol. 17, № 7. P. 1875-

1885.

50. Unruh A. et al. The hypoxia-inducible factor-1a is a negative factor for tumor therapy // Oncogene. 2003. Vol. 22, № 21. P. 3213-3220.

51. Sermeus A. et al. Hypoxia induces protection against etoposide-induced apoptosis: molecular profiling of changes in gene expression and transcription factor activity // Mol. Cancer. 2008. Vol. 7, № 1. P. 27.

52. Bertout J.A. et al. HIF2a inhibition promotes p53 pathway activity, tumor cell death, and radiation responses // Proc. Natl. Acad. Sci. 2009. Vol. 106, № 34. P. 14391-14396.

53. Sazonova E. V. et al. Platinum drugs and taxanes: can we overcome resistance? // Cell Death Discov. 2021. Vol. 7, № 1. P. 155.

54. Zhu L. et al. Impaired autophagic degradation of lncRNA ARHGAP5-AS1 promotes chemoresistance in gastric cancer // Cell Death Dis. 2019. Vol. 10, № 6. P. 383.

55. Fu R. et al. Moving beyond cisplatin resistance: mechanisms, challenges, and prospects for overcoming recurrence in clinical cancer therapy // Med. Oncol. Springer US, 2023. Vol. 41, № 1. P. 9.

56. Mizushima N. Autophagy: process and function // Genes Dev. 2007. Vol. 21, № 22. P. 2861-2873.

57. Denisenko T. V., Gogvadze V., Zhivotovsky B. Mitophagy in carcinogenesis and cancer treatment // Discov. Oncol. 2021. Vol. 12, № 1. P. 58.

58. Li Y.-J. et al. Autophagy and multidrug resistance in cancer // Chin. J. Cancer. 2017. Vol. 36, № 1. P. 52.

59. Patel N.H. et al. Influence of nonprotective autophagy and the autophagic switch on sensitivity to cisplatin in non-small cell lung cancer cells // Biochem. Pharmacol. 2020. Vol. 175. P. 113896.

60. Gewirtz D.A. The Four Faces of Autophagy: Implications for Cancer Therapy // Cancer Res. 2014. Vol. 74, № 3. P. 647-651.

61. Xu J., Gewirtz D.A. Is Autophagy Always a Barrier to Cisplatin Therapy? // Biomolecules. 2022. Vol. 12, № 3. P. 463.

62. Shi R., Liao C., Zhang Q. Hypoxia-Driven Effects in Cancer: Characterization, Mechanisms, and Therapeutic Implications // Cells. 2021. Vol. 10, № 3. P. 678.

63. Galluzzi L. et al. Molecular mechanisms of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018 // Cell Death Differ. 2018. Vol. 25, № 3. P. 486-541.

64. Kerr J.F.R., Wyllie A.H., Currie A.R. Apoptosis: A Basic Biological Phenomenon with Wideranging Implications in Tissue Kinetics // Br. J. Cancer. 1972. Vol. 26, № 4. P. 239-257.

65. Fadok V.A. et al. The role of phosphatidylserine in recognition of apoptotic cells by phagocytes // Cell Death Differ. 1998. Vol. 5, № 7. P. 551-562.

66. Ai Y. et al. The biochemical pathways of apoptotic, necroptotic, pyroptotic, and ferroptotic cell death // Mol. Cell. 2024. Vol. 84, № 1. P. 170-179.

67. Ramalho R.M. et al. Bile acids and apoptosis modulation: an emerging role in experimental Alzheimer's disease // Trends Mol. Med. 2008. Vol. 14, № 2. P. 54-62.

68. Elmore S. Apoptosis: A Review of Programmed Cell Death // Toxicol. Pathol. 2007. Vol. 35, № 4. P. 495-516.

69. Dhuriya Y.K., Sharma D. Necroptosis: a regulated inflammatory mode of cell death // J. Neuroinflammation. 2018. Vol. 15, № 1. P. 199.

70. Nomura M. et al. 14-3-3 Interacts Directly with and Negatively Regulates Pro-apoptotic Bax // J. Biol. Chem. 2003. Vol. 278, № 3. P. 2058-2065.

71. Salvador-Gallego R. et al. Bax assembly into rings and arcs in apoptotic mitochondria is linked to membrane pores // EMBO J. 2016. Vol. 35, № 4. P. 389-401.

72. Cosentino K. et al. The interplay between BAX and BAK tunes apoptotic pore growth to control mitochondrial-DNA-mediated inflammation // Mol. Cell. 2022. Vol. 82, № 5. P. 933-949.e9.

73. McArthur K. et al. BAK/BAX macropores facilitate mitochondrial herniation and mtDNA efflux during apoptosis // Science (80-. ). 2018. Vol. 359, № 6378.

74. Llambi F. et al. BOK Is a Non-canonical BCL-2 Family Effector of Apoptosis

Regulated by ER-Associated Degradation // Cell. 2016. Vol. 165, № 2. P. 421433.

75. Bonzerato C.G. et al. Endogenous Bok is stable at the endoplasmic reticulum membrane and does not mediate proteasome inhibitor-induced apoptosis // Front. Cell Dev. Biol. 2022. Vol. 10.

76. Flores-Romero H. et al. BCL-2-family protein tBID can act as a BAX-like effector of apoptosis // EMBO J. 2022. Vol. 41, № 2.

77. Yapryntseva M.A., Zhivotovsky B., Gogvadze V. Permeabilization of the outer mitochondrial membrane: Mechanisms and consequences // Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 2024. Vol. 1870, № 7. P. 167317.

78. Kim H. et al. Hierarchical regulation of mitochondrion-dependent apoptosis by BCL-2 subfamilies // Nat. Cell Biol. 2006. Vol. 8, № 12. P. 1348-1358.

79. Montero J., Letai A. Why do BCL-2 inhibitors work and where should we use them in the clinic? // Cell Death Differ. 2018. Vol. 25, № 1. P. 56-64.

80. Willis S.N. et al. Proapoptotic Bak is sequestered by Mcl-1 and Bcl-x L , but not Bcl-2, until displaced by BH3-only proteins // Genes Dev. 2005. Vol. 19, № 11. P.1294-1305.

81. Cheng E.H.-Y.. et al. BCL-2, BCL-XL Sequester BH3 Domain-Only Molecules Preventing BAX- and BAK-Mediated Mitochondrial Apoptosis // Mol. Cell. 2001. Vol. 8, № 3. P. 705-711.

82. Todt F. et al. The C-terminal helix of Bcl-xL mediates Bax retrotranslocation from the mitochondria // Cell Death Differ. 2013. Vol. 20, № 2. P. 333-342.

83. Mai Z. et al. Bad is essential for Bcl-xL-enhanced Bax shuttling between mitochondria and cytosol // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2023. Vol. 155. P. 106359.

84. Basu A., Krishnamurthy S. Cellular Responses to Cisplatin-Induced DNA Damage // J. Nucleic Acids / ed. Basu A. 2010. Vol. 2010, № 1.

85. Kagan V.E. et al. Cytochrome c acts as a cardiolipin oxygenase required for release of proapoptotic factors // Nat. Chem. Biol. 2005. Vol. 1, № 4. P. 223232.

86. Lai Y.-C. et al. The role of cardiolipin in promoting the membrane pore-forming

activity of BAX oligomers // Biochim. Biophys. Acta - Biomembr. 2019. Vol. 1861, № 1. P. 268-280.

87. Ott M. et al. Cytochrome c release from mitochondria proceeds by a two-step process // Proc. Natl. Acad. Sci. 2002. Vol. 99, № 3. P. 1259-1263.

88. Petrosillo G., Ruggiero F.M., Paradies G. Role of reactive oxygen species and cardiolipin in the release of cytochrome c from mitochondria // FASEB J. 2003. Vol. 17, № 15. P. 2202-2208.

89. Murphy M.P. How mitochondria produce reactive oxygen species // Biochem. J. 2009. Vol. 417, № 1. P. 1-13.

90. Norberg E. et al. Critical role for hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channel 2 in the AIF-mediated apoptosis. // EMBO J. 2010. Vol. 29, № 22. P. 3869-3878.

91. Norberg E. et al. An increase in intracellular Ca2+ is required for the activation of mitochondrial calpain to release AIF during cell death. // Cell Death Differ. 2008. Vol. 15, № 12. P. 1857-1864.

92. Norberg E., Orrenius S., Zhivotovsky B. Mitochondrial regulation of cell death: processing of apoptosis-inducing factor (AIF). // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. Vol. 396, № 1. P. 95-100.

93. Robichaux D.J. et al. Mitochondrial permeability transition pore-dependent necrosis // J. Mol. Cell. Cardiol. 2023. Vol. 174. P. 47-55.

94. Tan W., Colombini M. VDAC closure increases calcium ion flux // Biochim. Biophys. Acta - Biomembr. 2007. Vol. 1768, № 10. P. 2510-2515.

95. AZOULAY-ZOHAR H. et al. In self-defence: hexokinase promotes voltage-dependent anion channel closure and prevents mitochondria-mediated apoptotic cell death // Biochem. J. 2004. Vol. 377, № 2. P. 347-355.

96. De Pinto V. Renaissance of VDAC: New Insights on a Protein Family at the Interface between Mitochondria and Cytosol // Biomolecules. 2021. Vol. 11, № 1. P. 107.

97. Baines C.P. et al. Voltage-dependent anion channels are dispensable for mitochondrial-dependent cell death // Nat. Cell Biol. 2007. Vol. 9, № 5. P. 550-

98. Brustovetsky N., Klingenberg M. Mitochondrial ADP/ATP Carrier Can Be Reversibly Converted into a Large Channel by Ca 2+ // Biochemistry. 1996. Vol. 35, № 26. P. 8483-8488.

99. Mcstray G.P., Clarke S.J., Halestrap A.P. Role of critical thiol groups on the matrix surface of the adenine nucleotide translocase in the mechanism of the mitochondrial permeability transition pore // Biochem. J. 2002. Vol. 367, № 2. P. 541-548.

100. Kokoszka J.E. et al. The ADP/ATP translocator is not essential for the mitochondrial permeability transition pore // Nature. 2004. Vol. 427, № 6973. P. 461-465.

101. Javadov S., Karmazyn M., Escobales N. Mitochondrial Permeability Transition Pore Opening as a Promising Therapeutic Target in Cardiac Diseases // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2009. Vol. 330, № 3. P. 670-678.

102. Mnatsakanyan N., Jonas E.A. ATP synthase c-subunit ring as the channel of mitochondrial permeability transition: Regulator of metabolism in development and degeneration // J. Mol. Cell. Cardiol. 2020. Vol. 144. P. 109-118.

103. Pekson R. et al. The mitochondrial ATP synthase is a negative regulator of the mitochondrial permeability transition pore // Proc. Natl. Acad. Sci. 2023. Vol. 120, № 51.

104. Alavian K.N. et al. An uncoupling channel within the c-subunit ring of the F 1 F O ATP synthase is the mitochondrial permeability transition pore // Proc. Natl. Acad. Sci. 2014. Vol. 111, № 29. P. 10580-10585.

105. Giorgio V. et al. Dimers of mitochondrial ATP synthase form the permeability transition pore // Proc. Natl. Acad. Sci. 2013. Vol. 110, № 15. P. 5887-5892.

106. Leung A.W.C., Varanyuwatana P., Halestrap A.P. The Mitochondrial Phosphate Carrier Interacts with Cyclophilin D and May Play a Key Role in the Permeability Transition // J. Biol. Chem. 2008. Vol. 283, № 39. P. 26312-26323.

107. Gutiérrez-Aguilar M. et al. Genetic manipulation of the cardiac mitochondrial phosphate carrier does not affect permeability transition // J. Mol. Cell. Cardiol.

2014. Vol. 72. P. 316-325.

108. Bernardi P. et al. Identity, structure, and function of the mitochondrial permeability transition pore: controversies, consensus, recent advances, and future directions // Cell Death Differ. 2023. Vol. 30, № 8. P. 1869-1885.

109. Javadov S., Kuznetsov A. Mitochondrial Permeability Transition and Cell Death: The Role of Cyclophilin D // Front. Physiol. 2013. Vol. 4.

110. Hafner A. V. et al. Regulation of the mPTP by SIRT3-mediated deacetylation of CypD at lysine 166 suppresses age-related cardiac hypertrophy // Aging (Albany. NY). 2010. Vol. 2, № 12. P. 914-923.

111. Yang Y. et al. Sirtuin 3 and mitochondrial permeability transition pore (mPTP): A systematic review // Mitochondrion. 2022. Vol. 64. P. 103-111.

112. Hurst S. et al. Phosphorylation of cyclophilin D at serine 191 regulates mitochondrial permeability transition pore opening and cell death after ischemia-reperfusion // Cell Death Dis. 2020. Vol. 11, № 8. P. 661.

113. Griffiths E.J., Halestrap A.P. Protection by Cyclosporin A of Ischemia/Reperfusion-Induced Damage in Isolated Rat Hearts // J. Mol. Cell. Cardiol. 1993. Vol. 25, № 12. P. 1461-1469.

114. Linkermann A., Green D.R. Necroptosis // N. Engl. J. Med. 2014. Vol. 370, № 5. P. 455-465.

115. van Raam B.J. et al. Intrinsic cleavage of receptor-interacting protein kinase-1 by caspase-6 // Cell Death Differ. 2013. Vol. 20, № 1. P. 86-96.

116. Weinlich R. et al. Necroptosis in development, inflammation and disease // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2017. Vol. 18, № 2. P. 127-136.

117. Mezzatesta C., Bornhauser B.C. Exploiting Necroptosis for Therapy of Acute Lymphoblastic Leukemia // Front. Cell Dev. Biol. 2019. Vol. 7.

118. Gorbunova A.S., Kopeina G.S., Zhivotovsky B. A Balance Between Autophagy and Other Cell Death Modalities in Cancer. 2022. P. 3-24.

119. Kench U.S. et al. The Role of Autophagy in the Development of Pathological Conditions of the Body // Acta Naturae. 2023. Vol. 15, № 3. P. 37-49.

120. Gozuacik D., Kimchi A. Autophagy as a cell death and tumor suppressor

mechanism // Oncogene. 2004. Vol. 23, № 16. P. 2891-2906.

121. Schuck S. Microautophagy - distinct molecular mechanisms handle cargoes of many sizes // J. Cell Sci. 2020. Vol. 133, № 17.

122. Mizushima N. et al. Autophagy fights disease through cellular self-digestion // Nature. 2008. Vol. 451, № 7182. P. 1069-1075.

123. Maiuri M.C. et al. Functional and physical interaction between Bcl-XL and a BH3-like domain in Beclin-1 // EMBO J. 2007. Vol. 26, № 10. P. 2527-2539.

124. Seo J. et al. Beclin 1 functions as a negative modulator of MLKL oligomerisation by integrating into the necrosome complex // Cell Death Differ. 2020. Vol. 27, № 11. P. 3065-3081.

125. Tanida I., Ueno T., Kominami E. LC3 and autophagy // Methods Mol. Biol. 2008. Vol. 445, № 2. P. 77-88.

126. Glick D., Barth S., Macleod K.F. Autophagy: cellular and molecular mechanisms. The Journal of Pathology, 221, 3-12. http://doi.org/10.1002/path.2697. // J. Pathol. 2010. Vol. 221, № 1. P. 3-12.

127. Abdrakhmanov A., Gogvadze V., Zhivotovsky B. To Eat or to Die: Deciphering Selective Forms of Autophagy // Trends Biochem. Sci. 2020. Vol. 45, № 4. P. 347-364.

128. Yang M. et al. Clockophagy is a novel selective autophagy process favoring ferroptosis // Sci. Adv. 2019. Vol. 5, № 7.

129. Hou W. et al. Autophagy promotes ferroptosis by degradation of ferritin // Autophagy. 2016. Vol. 12, № 8. P. 1425-1428.

130. Nguyen T.N., Padman B.S., Lazarou M. Deciphering the Molecular Signals of PINK1/Parkin Mitophagy // Trends Cell Biol. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 26, № 10. P.733-744.

131. Vara-Perez M., Felipe-Abrio B., Agostinis P. Mitophagy in Cancer: A Tale of Adaptation // Cells. 2019. Vol. 8, № 5. P. 493.

132. Yapryntseva M.A., Zhivotovsky B., Gogvadze V. Induction and Detection of Mitophagy // Methods Mol. Biol. 2022. Vol. 2445. P. 227-239.

133. van der Bliek A.M., Shen Q., Kawajiri S. Mechanisms of mitochondrial fission

and fusion // Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2013. Vol. 5, № 6. P. 1-16.

134. Wasiak S., Zunino R., McBride H.M. Bax/Bak promote sumoylation of DRP1 and its stable association with mitochondria during apoptotic cell death // J. Cell Biol. 2007. Vol. 177, № 3. P. 439-450.

135. Wang J.X., Li Q., Li P.F. Apoptosis repressor with caspase recruitment domain contributes to chemotherapy resistance by abolishing mitochondrial fission mediated by dynamin-related protein-1 // Cancer Res. 2009. Vol. 69, № 2. P. 492-500.

136. Müller-Rischart A.K. et al. The E3 Ligase Parkin Maintains Mitochondrial Integrity by Increasing Linear Ubiquitination of NEMO // Mol. Cell. 2013. Vol. 49, № 5. P. 908-921.

137. Birsoy K. et al. An Essential Role of the Mitochondrial Electron Transport Chain in Cell Proliferation Is to Enable Aspartate Synthesis // Cell. 2015. Vol. 162, № 3. P. 540-551.

138. Sullivan L.B. et al. Supporting Aspartate Biosynthesis Is an Essential Function of Respiration in Proliferating Cells // Cell. 2015. Vol. 162, № 3. P. 552-563.

139. Van Vranken J.G., Rutter J. You Down With ETC? Yeah, You Know D! // Cell. 2015. Vol. 162, № 3. P. 471-473.

140. Martinez-Reyes I. et al. Mitochondrial ubiquinol oxidation is necessary for tumour growth // Nature. 2020. Vol. 585, № 7824. P. 288-292.

141. Winter J.M., Yadav T., Rutter J. Stressed to death: Mitochondrial stress responses connect respiration and apoptosis in cancer // Mol. Cell. 2022. Vol. 82, № 18. P. 3321-3332.

142. Palma F.R. et al. ROS production by mitochondria: function or dysfunction? // Oncogene. 2024. Vol. 43, № 5. P. 295-303.

143. Nakamura H., Takada K. Reactive oxygen species in cancer: Current findings and future directions // Cancer Sci. 2021. Vol. 112, № 10. P. 3945-3952.

144. Zimta A.-A. et al. The Role of Nrf2 Activity in Cancer Development and Progression // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, № 11. P. 1755.

145. Hecht F. et al. Regulation of antioxidants in cancer // Mol. Cell. 2024. Vol. 84,

№ 1. P. 23-33.

146. SHIRATO A. et al. Cisplatin resistance by induction of aldo-keto reductase family 1 member C2 in human bladder cancer cells // Oncol. Lett. 2014. Vol. 7, № 3. P. 674-678.

147. Wangpaichitr M. et al. The Relationship of Thioredoxin-1 and Cisplatin Resistance: Its Impact on ROS and Oxidative Metabolism in Lung Cancer Cells // Mol. Cancer Ther. 2012. Vol. 11, № 3. P. 604-615.

148. Li Y. et al. Dilated cardiomyopathy and neonatal lethality in mutant mice lacking manganese superoxide dismutase // Nat. Genet. 1995. Vol. 11, № 4. P. 376-381.

149. Van Remmen H. et al. Life-long reduction in MnSOD activity results in increased DNA damage and higher incidence of cancer but does not accelerate aging // Physiol. Genomics. 2003. Vol. 16, № 1. P. 29-37.

150. Ghimessy A. et al. Current therapy of KRAS-mutant lung cancer // Cancer Metastasis Rev. 2020. Vol. 39, № 4. P. 1159-1177.

151. Socinski M.A., Pennell N.A., Davies K.D. MET Exon 14 Skipping Mutations in Non-Small-Cell Lung Cancer: An Overview of Biology, Clinical Outcomes, and Testing Considerations // JCO Precis. Oncol. 2021. № 5. P. 653-663.

152. Tsuta K. et al. c-MET/Phospho-MET Protein Expression and MET Gene Copy Number in Non-small Cell Lung Carcinomas // J. Thorac. Oncol. 2012. Vol. 7, № 2. P. 331-339.

153. Bernardini J.P., Lazarou M., Dewson G. Parkin and mitophagy in cancer // Oncogene. 2017. Vol. 36, № 10. P. 1315-1327.

154. Williams J.A., Ding W.-X. Mechanisms, pathophysiological roles and methods for analyzing mitophagy - recent insights // Biol. Chem. 2018. Vol. 399, № 2. P. 147-178.

155. Wu L. et al. FUN14 domain-containing 1 promotes breast cancer proliferation and migration by activating calcium-NFATC1-BMI1 axis // EBioMedicine. 2019. Vol. 41. P. 384-394.

156. Hui L. et al. Hydrogen peroxide-induced mitophagy contributes to laryngeal cancer cells survival via the upregulation of FUNDC1 // Clin. Transl. Oncol.

2019. Vol. 21, № 5. P. 596-606.

157. Hou H. et al. High expression of FUNDC1 predicts poor prognostic outcomes and is a promising target to improve chemoradiotherapy effects in patients with cervical cancer // Cancer Med. 2017. Vol. 6, № 8. P. 1871-1881.

158. Gorbunova A.S. et al. Bnip3 in lung cancer: To kill or rescue? // Cancers (Basel).

2020. Vol. 12, № 11. P. 1-12.

159. Hanna R.A. et al. Microtubule-associated Protein 1 Light Chain 3 (LC3) Interacts with Bnip3 Protein to Selectively Remove Endoplasmic Reticulum and Mitochondria via Autophagy // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, № 23. P. 1909419104.

160. Zhang L. et al. BNIP3 mediates cell death by different pathways following localization to endoplasmic reticulum and mitochondrion // FASEB J. 2009. Vol. 23, № 10. P. 3405-3414.

161. Sun Y. et al. Mitophagy-Mediated Tumor Dormancy Protects Cancer Cells from Chemotherapy // Biomedicines. 2024. Vol. 12, № 2. P. 305.

162. Neuzil J. et al. Classification of mitocans, anti-cancer drugs acting on mitochondria // Mitochondrion. 2013. Vol. 13, № 3. P. 199-208.

163. Ghosh P. et al. Mitochondria Targeting as an Effective Strategy for Cancer Therapy // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 9. P. 3363.

164. Dong L., Neuzil J. Targeting mitochondria as an anticancer strategy // Cancer Commun. 2019. Vol. 39, № 1. P. 1-3.

165. Quintela-Fandino M. et al. Randomized Phase 0/I Trial of the Mitochondrial Inhibitor ME-344 or Placebo Added to Bevacizumab in Early HER2-Negative Breast Cancer // Clin. Cancer Res. 2020. Vol. 26, № 1. P. 35-45.

166. Lim S.C., Carey K.T., McKenzie M. Anti-cancer analogues ME-143 and ME-344 exert toxicity by directly inhibiting mitochondrial NADH: ubiquinone oxidoreductase (Complex I). // Am. J. Cancer Res. 2015. Vol. 5, № 2. P. 689701.

167. Rohlenova K. et al. Selective Disruption of Respiratory Supercomplexes as a New Strategy to Suppress Her2 high Breast Cancer // Antioxid. Redox Signal.

2017. Vol. 26, № 2. P. 84-103.

168. Andrzejewski S. et al. Metformin directly acts on mitochondria to alter cellular bioenergetics // Cancer Metab. 2014. Vol. 2, № 1. P. 12.

169. Xiao K. et al. The effect of metformin on lung cancer risk and survival in patients with type 2 diabetes mellitus: A meta-analysis // J. Clin. Pharm. Ther. 2020. Vol. 45, № 4. P. 783-792.

170. Lemarie A., Grimm S. Mitochondrial respiratory chain complexes: apoptosis sensors mutated in cancer? // Oncogene. 2011. Vol. 30, № 38. P. 3985-4003.

171. Mangalhara K.C. et al. Manipulating mitochondrial electron flow enhances tumor immunogenicity // Science (80-. ). 2023. Vol. 381, № 6664. P. 1316-1323.

172. Kovarova J. et al. Mitochondrial targeting of a-tocopheryl succinate enhances its anti-mesothelioma efficacy // Redox Rep. 2014. Vol. 19, № 1. P. 16-25.

173. Dong L.-F. et al. Mitochondrial Targeting of Vitamin E Succinate Enhances Its Pro-apoptotic and Anti-cancer Activity via Mitochondrial Complex II // J. Biol. Chem. 2011. Vol. 286, № 5. P. 3717-3728.

174. Kulikov A. V. et al. Targeting mitochondria by a-tocopheryl succinate overcomes hypoxia-mediated tumor cell resistance to treatment // Cell. Mol. Life Sci. 2014. Vol. 71, № 12. P. 2325-2333.

175. Dong L.-F. et al. Mitochondrial targeting of a-tocopheryl succinate enhances its pro-apoptotic efficacy: A new paradigm for effective cancer therapy // Free Radic. Biol. Med. 2011. Vol. 50, № 11. P. 1546-1555.

176. Kruspig B. et al. Targeting mitochondria by a-tocopheryl succinate kills neuroblastoma cells irrespective of MycN oncogene expression // Cell. Mol. Life Sci. 2012. Vol. 69, № 12. P. 2091-2099.

177. Prochazka L. et al. a-Tocopheryl succinate causes mitochondrial permeabilization by preferential formation of Bak channels // Apoptosis. 2010. Vol. 15, № 7. P. 782-794.

178. Gogvadze V. et al. Involvement of Ca 2+ and ROS in a-tocopheryl succinate-induced mitochondrial permeabilization // Int. J. Cancer. 2010. Vol. 127, № 8. P. 1823-1832.

179. Truksa J. et al. Mitochondrially Targeted Vitamin E Succinate Modulates Expression of Mitochondrial DNA Transcripts and Mitochondrial Biogenesis // Antioxid. Redox Signal. 2015. Vol. 22, № 11. P. 883-900.

180. Kruspig B. et al. Targeting succinate:ubiquinone reductase potentiates the efficacy of anticancer therapy // Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Res. 2016. Vol. 1863, № 8. P. 2065-2071.

181. Kehr S., Vogler M. It's time to die: BH3 mimetics in solid tumors // Biochim. Biophys. Acta - Mol. Cell Res. 2021. Vol. 1868, № 5. P. 118987.

182. Garner T.P. et al. An Autoinhibited Dimeric Form of BAX Regulates the BAX Activation Pathway // Mol. Cell. 2016. Vol. 63, № 3. P. 485-497.

183. Gitego N. et al. Chemical modulation of cytosolic BAX homodimer potentiates BAX activation and apoptosis // Nat. Commun. 2023. Vol. 14, № 1. P. 8381.

184. Frye R.A. Characterization of Five Human cDNAs with Homology to the Yeast SIR2 Gene: Sir2-like Proteins (Sirtuins) Metabolize NAD and May Have Protein ADP-Ribosyltransferase Activity // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1999. Vol. 260, № 1. P. 273-279.

185. Huang J.-Y. et al. Mitochondrial sirtuins // Biochim. Biophys. Acta - Proteins Proteomics. 2010. Vol. 1804, № 8. P. 1645-1651.

186. Zhao E. et al. The Roles of Sirtuin Family Proteins in Cancer Progression // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, № 12. P. 1949.

187. González-Fernández R. et al. Granulosa-Lutein Cell Sirtuin Gene Expression Profiles Differ between Normal Donors and Infertile Women // Int. J. Mol. Sci. 2019. Vol. 21, № 1. P. 295.

188. He Y. et al. The role of SIRT3-mediated mitochondrial homeostasis in osteoarthritis // Cell. Mol. Life Sci. 2020. Vol. 77, № 19. P. 3729-3743.

189. Schwer B. et al. The human silent information regulator (Sir)2 homologue hSIRT3 is a mitochondrial nicotinamide adenine dinucleotide-dependent deacetylase // J. Cell Biol. 2002. Vol. 158, № 4. P. 647-657.

190. Scher M.B., Vaquero A., Reinberg D. SirT3 is a nuclear NAD + -dependent histone deacetylase that translocates to the mitochondria upon cellular stress //

Genes Dev. 2007. Vol. 21, № 8. P. 920-928.

191. Lombard D.B. et al. Mammalian Sir2 Homolog SIRT3 Regulates Global Mitochondrial Lysine Acetylation // Mol. Cell. Biol. 2007. Vol. 27, № 24. P. 8807-8814.

192. Kong X. et al. Sirtuin 3, a New Target of PGC-1a, Plays an Important Role in the Suppression of ROS and Mitochondrial Biogenesis // PLoS One / ed. Deb S. 2010. Vol. 5, № 7. P. e11707.

193. Bugga P. et al. Sirt3 ameliorates mitochondrial dysfunction and oxidative stress through regulating mitochondrial biogenesis and dynamics in cardiomyoblast. // Cell. Signal. 2022. Vol. 94. P. 110309.

194. Ngo H.B. et al. Distinct structural features of TFAM drive mitochondrial DNA packaging versus transcriptional activation // Nat. Commun. 2014. Vol. 5, № 1. P. 3077.

195. Hallows W.C., Lee S., Denu J.M. Sirtuins deacetylate and activate mammalian acetyl-CoA synthetases // Proc. Natl. Acad. Sci. 2006. Vol. 103, № 27. P. 1023010235.

196. Schwer B. et al. Reversible lysine acetylation controls the activity of the mitochondrial enzyme acetyl-CoA synthetase 2 // Proc. Natl. Acad. Sci. 2006. Vol. 103, № 27. P. 10224-10229.

197. Ahn B.-H.B.-H. et al. A role for the mitochondrial deacetylase Sirt3 in regulating energy homeostasis // Proc. Natl. Acad. Sci. 2008. Vol. 105, № 38. P. 1444714452.

198. Cimen H. et al. Regulation of Succinate Dehydrogenase Activity by SIRT3 in Mammalian Mitochondria // Biochemistry. 2010. Vol. 49, № 2. P. 304-311.

199. Finley L.W.S. et al. Succinate Dehydrogenase Is a Direct Target of Sirtuin 3 Deacetylase Activity // PLoS One / ed. Cobine P. 2011. Vol. 6, № 8. P. e23295.

200. Vassilopoulos A. et al. SIRT3 Deacetylates ATP Synthase F 1 Complex Proteins in Response to Nutrient- and Exercise-Induced Stress // Antioxid. Redox Signal. 2014. Vol. 21, № 4. P. 551-564.

201. Li W. et al. NMNAT2: An important metabolic enzyme affecting the disease

progression // Biomed. Pharmacother. 2023. Vol. 158. P. 114143.

202. Ansari A. et al. Function of the SIRT3 mitochondrial deacetylase in cellular physiology, cancer, and neurodegenerative disease // Aging Cell. 2017. Vol. 16, № 1. P. 4-16.

203. Celestini V. et al. Uncoupling FoxO3A mitochondrial and nuclear functions in cancer cells undergoing metabolic stress and chemotherapy // Cell Death Dis. 2018. Vol. 9, № 2. P. 231.

204. Sundaresan N.R. et al. Sirt3 blocks the cardiac hypertrophic response by augmenting Foxo3a-dependent antioxidant defense mechanisms in mice // J. Clin. Invest. 2009.

205. Tseng A.H.H., Shieh S.-S., Wang D.L. SIRT3 deacetylates FOXO3 to protect mitochondria against oxidative damage // Free Radic. Biol. Med. 2013. Vol. 63. P.222-234.

206. Wang Y. et al. SIRT2-mediated FOXO3a deacetylation drives its nuclear translocation triggering FasL-induced cell apoptosis during renal ischemia reperfusion // Apoptosis. 2017. Vol. 22, № 4. P. 519-530.

207. Iwahara T. et al. SIRT3 Functions in the Nucleus in the Control of Stress-Related Gene Expression // Mol. Cell. Biol. 2012. Vol. 32, № 24. P. 5022-5034.

208. Tao R. et al. Regulation of MnSOD Enzymatic Activity by Sirt3 Connects the Mitochondrial Acetylome Signaling Networks to Aging and Carcinogenesis // Antioxid. Redox Signal. 2014. Vol. 20, № 10. P. 1646-1654.

209. Yu W., Dittenhafer-Reed K.E., Denu J.M. SIRT3 Protein Deacetylates Isocitrate Dehydrogenase 2 (IDH2) and Regulates Mitochondrial Redox Status // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287, № 17. P. 14078-14086.

210. Reitman Z.J., Yan H. Isocitrate Dehydrogenase 1 and 2 Mutations in Cancer: Alterations at a Crossroads of Cellular Metabolism // JNCI J. Natl. Cancer Inst. 2010. Vol. 102, № 13. P. 932-941.

211. Rahman M. et al. Drosophila Sirt2/mammalian SIRT3 deacetylates ATP synthase ß and regulates complex V activity // J. Cell Biol. 2014. Vol. 206, № 2. P. 289-305.

212. Bell E.L. et al. SirT3 suppresses hypoxia inducible factor 1a and tumor growth by inhibiting mitochondrial ROS production // Oncogene. 2011. Vol. 30, № 26. P.2986-2996.

213. Finley L.W.S. et al. SIRT3 Opposes Reprogramming of Cancer Cell Metabolism through HIF1a Destabilization // Cancer Cell. 2011. Vol. 19, № 3. P. 416-428.

214. Zhang Y.-Y., Zhou L.-M. Sirt3 inhibits hepatocellular carcinoma cell growth through reducing Mdm2-mediated p53 degradation // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012. Vol. 423, № 1. P. 26-31.

215. Xiao K. et al. Sirt3 is a tumor suppressor in lung adenocarcinoma cells // Oncol. Rep. 2013. Vol. 30, № 3. P. 1323-1328.

216. Tang X. et al. Sirtuin 3 induces apoptosis and necroptosis by regulating mutant p53 expression in small-cell lung cancer // Oncol. Rep. 2019.

217. Guo R. et al. SIRT3 increases cisplatin sensitivity of small-cell lung cancer through apoptosis // Gene. 2020. Vol. 745. P. 144629.

218. Shimizu K. et al. Interplay between protein acetylation and ubiquitination controls MCL1 protein stability // Cell Rep. 2021. Vol. 37, № 6. P. 109988.

219. Allison S.J., Milner J. SIRT3 is Pro-Apoptotic and Participates in Distinct Basal Apoptotic Pathways // Cell Cycle. 2007. Vol. 6, № 21. P. 2669-2677.

220. Song C.-L. et al. Sirtuin 3 inhibits hepatocellular carcinoma growth through the glycogen synthase kinase-3ß/BCL2-associated X protein-dependent apoptotic pathway // Oncogene. 2016. Vol. 35, № 5. P. 631-641.

221. Yang M., Yang C., Pei Y. Effects of downregulation of SIRT3 expression on proliferation and apoptosis in esophageal squamous cell carcinoma EC9706 cells and its molecular mechanisms // Biomed. Mater. Eng. 2014. Vol. 24, № 6. P. 3883-3890.

222. Luo K., Huang W., Tang S. Sirt3 enhances glioma cell viability by stabilizing Ku70–BAX interaction // Onco. Targets. Ther. 2018. Vol. Volume 11. P. 7559-7567.

223. Pellegrini L. et al. SIRT3 protects from hypoxia and staurosporine-mediated cell death by maintaining mitochondrial membrane potential and intracellular pH //

Cell Death Differ. 2012. Vol. 19, № 11. P. 1815-1825.

224. Teodoro J.S. et al. Indirubin and NAD + prevent mitochondrial ischaemia/reperfusion damage in fatty livers // Eur. J. Clin. Invest. 2018. Vol. 48, № 6. P. e12932.

225. Sun F. et al. Regulation of Sirtuin 3-Mediated Deacetylation of Cyclophilin D Attenuated Cognitive Dysfunction Induced by Sepsis-Associated Encephalopathy in Mice // Cell. Mol. Neurobiol. 2017. Vol. 37, № 8. P. 14571464.

226. Wei L. et al. Oroxylin A induces dissociation of hexokinase II from the mitochondria and inhibits glycolysis by SIRT3-mediated deacetylation of cyclophilin D in breast carcinoma // Cell Death Dis. 2013. Vol. 4, № 4. P. e601-e601.

227. Ma L. et al. Hypertrophic preconditioning attenuates post-myocardial infarction injury through deacetylation of isocitrate dehydrogenase 2 // Acta Pharmacol. Sin. 2021. Vol. 42, № 12. P. 2004-2015.

228. Paku M. et al. SIRT3-Mediated SOD2 and PGC-1a Contribute to Chemoresistance in Colorectal Cancer Cells // Ann. Surg. Oncol. 2021. Vol. 28, № 8. P. 4720-4732.

229. Wang T., Zhu M., He Z.-Z. Low-Molecular-Weight Fucoidan Attenuates Mitochondrial Dysfunction and Improves Neurological Outcome After Traumatic Brain Injury in Aged Mice: Involvement of Sirt3 // Cell. Mol. Neurobiol. 2016. Vol. 36, № 8. P. 1257-1268.

230. Qiu L. et al. Sirt3 Protects Against Thoracic Aortic Dissection Formation by Reducing Reactive Oxygen Species, Vascular Inflammation, and Apoptosis of Smooth Muscle Cells // Front. Cardiovasc. Med. 2021. Vol. 8.

231. Yapryntseva M.A. et al. Mitochondrial sirtuin 3 and various cell death modalities // Front. Cell Dev. Biol. 2022. № July. P. 1-14.

232. Torrens-Mas M. et al. SIRT3 Silencing Sensitizes Breast Cancer Cells to Cytotoxic Treatments Through an Increment in ROS Production // J. Cell. Biochem. 2017. Vol. 118, № 2. P. 397-406.

233. Chen H. et al. SIRT3-mediated mitochondrial unfolded protein response weakens breast cancer sensitivity to cisplatin // Genes Genomics. 2021. Vol. 43, № 12. P. 1433-1444.

234. Alhazzazi T.Y. et al. A Novel Sirtuin-3 Inhibitor, LC-0296. 2016. Vol. 60. P. 49-60.

235. Geoghegan F. et al. Bioenergetics of acquired cisplatin resistant H1299 non-small cell lung cancer and P31 mesothelioma cells // Oncotarget. 2017. Vol. 8, № 55. P. 94711-94725.

236. Cao Y. et al. SIRT3 promotion reduces resistance to cisplatin in lung cancer by modulating the FOXO3/CDT1 axis // Cancer Med. 2021. Vol. 10, № 4. P. 13941404.

237. Roca-Portoles A. et al. Venetoclax causes metabolic reprogramming independent of BCL-2 inhibition // Cell Death Dis. 2020. Vol. 11, № 8. P. 616.

238. Guièze R. et al. Mitochondrial Reprogramming Underlies Resistance to BCL-2 Inhibition in Lymphoid Malignancies // Cancer Cell. 2019. Vol. 36, № 4. P. 369-384.e13.

239. Xiang X.-Y. et al. SIRT3 participates in glucose metabolism interruption and apoptosis induced by BH3 mimetic S1 in ovarian cancer cells // Int. J. Oncol. 2016. Vol. 49, № 2. P. 773-784.

240. Hou L. et al. ABT737 enhances ovarian cancer cells sensitivity to cisplatin through regulation of mitochondrial fission via Sirt3 activation // Life Sci. 2019. Vol. 232. P. 116561.

241. Dong D. et al. Bcl2 inhibitor ABT737 reverses the Warburg effect via the Sirt3-HIF1a axis to promote oxidative stress-induced apoptosis in ovarian cancer cells // Life Sci. 2020. Vol. 255. P. 117846.

242. Yang Y. et al. Cryptotanshinone suppresses cell proliferation and glucose metabolism via STAT3/SIRT3 signaling pathway in ovarian cancer cells // Cancer Med. 2018. Vol. 7, № 9. P. 4610-4618.

243. Wu Y. et al. SIRT3 aggravates metformin-induced energy stress and apoptosis in ovarian cancer cells // Exp. Cell Res. 2018. Vol. 367, № 2. P. 137-149.

244. Zeng X. et al. SIRT3 functions as a tumor suppressor in hepatocellular carcinoma // Tumor Biol. 2017. Vol. 39, № 3. P. 101042831769117.

245. Cui Y. et al. SIRT3 Enhances Glycolysis and Proliferation in SIRT3-Expressing Gastric Cancer Cells // PLoS One / ed. Shi X. 2015. Vol. 10, № 6. P. e0129834.

246. Ning L., Xie N. SIRT3 Expression Predicts Overall Survival and Neoadjuvant Chemosensitivity in Triple-Negative Breast Cancer // Cancer Manag. Res. 2024. Vol. Volume 16. P. 137-150.

247. Yang G.-C. et al. The Expression and Related Clinical Significance of SIRT3 in Non-Small-Cell Lung Cancer // Dis. Markers. 2017. Vol. 2017. P. 1-8.

248. Xiong Y. et al. SIRT3 is correlated with the malignancy of non-small cell lung cancer // Int. J. Oncol. 2017. Vol. 50, № 3. P. 903-910.

249. Gong J. et al. Associations of sirtuins with clinicopathological parameters and prognosis in non–small cell lung cancer // Cancer Manag. Res. 2018. Vol. Volume 10. P. 3341-3356.

250. Tao F. et al. SIRT3 acts as a novel biomarker for the diagnosis of lung cancer // Medicine (Baltimore). 2021. Vol. 100, № 27. P. e26580.

251. Yu Z. et al. SIRT3 correlates with immune infiltration and impacts immunotherapy efficacy for NSCLC patients // Asian J. Surg. 2024. Vol. 47, № 1. P. 815-817.

252. He Q. et al. Associations of sirtuins with clinicopathological variables and prognosis in human ovarian cancer // Oncol. Lett. 2020.

253. Xuan Z.H. et al. PKMYT1 aggravates the progression of ovarian cancer by targeting SIRT3 // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2020. Vol. 24, № 10. P. 52595266.

254. Li J. et al. Development and validation of SIRT3-related nomogram predictive of overall survival in patients with serous ovarian cancer // J. Ovarian Res. 2019. Vol. 12, № 1. P. 47.

255. Schmid N. et al. Sirtuin 1 and Sirtuin 3 in Granulosa Cell Tumors // Int. J. Mol. Sci. 2021. Vol. 22, № 4. P. 2047.

256. Signorile A. et al. Human Ovarian Cancer Tissue Exhibits Increase of

Mitochondrial Biogenesis and Cristae Remodeling // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, № 9. P. 1350.

257. Shi Y. et al. Potential relationship between Sirt3 and autophagy in ovarian cancer (Review) // Oncol. Lett. 2020. Vol. 20, № 5. P. 1-1.

258. Dong X. et al. Down-regulation of SIRT3 promotes ovarian carcinoma metastasis // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2016. Vol. 475, № 3. P. 245250.

259. Cheng L., Zhang D., Yan W. Ultrasound-targeted microbubble destruction-mediated overexpression of Sirtuin 3 inhibits the progression of ovarian cancer // Oncol. Rep. 2021. Vol. 46, № 4. P. 220.

260. Gupta Vallur P. et al. The Dichotomous Role of SIRT3 in Ovarian Cancer // Free Radic. Biol. Med. 2016. Vol. 100. P. S122-S123.

261. Kim Y.S. et al. Context-dependent activation of SIRT3 is necessary for anchorage-independent survival and metastasis of ovarian cancer cells // Oncogene. 2020. Vol. 39, № 8. P. 1619-1633.

262. Kim Y.S. et al. Increased Sod2 Expression and Activity Enhances Anchorage-Independent Survival of Ovarian Cancer // Free Radic. Biol. Med. 2017. Vol. 112. P. 103.

263. Saxena S., Jha S. Role of NOD- like Receptors in Glioma Angiogenesis: Insights into future therapeutic interventions // Cytokine Growth Factor Rev. 2017. Vol. 34. P. 15-26.

264. Kciuk M. et al. Doxorubicin—An Agent with Multiple Mechanisms of Anticancer Activity // Cells. 2023. Vol. 12, № 4. P. 659.

265. Wu B. Bin, Leung K.T., Poon E.N.-Y. Mitochondrial-Targeted Therapy for Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity // Int. J. Mol. Sci. 2022. Vol. 23, № 3. P. 1912.

266. Oltval Z.N., Milliman C.L., Korsmeyer S.J. Bcl-2 heterodimerizes in vivo with a conserved homolog, Bax, that accelerates programed cell death // Cell. 1993. Vol. 74, № 4. P. 609-619.

267. Sax J.K. et al. BID regulation by p53 contributes to chemosensitivity // Nat. Cell

Biol. 2002. Vol. 4, № 11. P. 842-849.

268. Marinkovic M., Sprung M., Novak I. Dimerization of mitophagy receptor BNIP3L/NIX is essential for recruitment of autophagic machinery // Autophagy. 2021. Vol. 17, № 5. P. 1232-1243.

269. Yu W. et al. Sirt3 deficiency exacerbates diabetic cardiac dysfunction: Role of Foxo3A-Parkin-mediated mitophagy // Biochim. Biophys. Acta - Mol. Basis Dis. 2017. Vol. 1863, № 8. P. 1973-1983.

270. Li R. et al. Therapeutic effect of Sirtuin 3 on ameliorating nonalcoholic fatty liver disease: The role of the ERK-CREB pathway and Bnip3-mediated mitophagy // Redox Biol. 2018. Vol. 18. P. 229-243.

271. Wang J. et al. Small molecule natural compound agonist of SIRT3 as a therapeutic target for the treatment of intervertebral disc degeneration // Exp. Mol. Med. 2018. Vol. 50, № 11. P. 1-14.

272. Qiao A. et al. Sirt3-mediated mitophagy protects tumor cells against apoptosis under hypoxia // Oncotarget. 2016. Vol. 7, № 28. P. 43390-43400.

273. McDermott M. et al. In vitro Development of Chemotherapy and Targeted Therapy Drug-Resistant Cancer Cell Lines: A Practical Guide with Case Studies // Front. Oncol. 2014. Vol. 4.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор искренне благодарит своего научного руководителя д.б.н. Гогвадзе Владимира Георгиевича, руководителя Лаборатории исследования механизмов апоптоза д.б.н. Животовского Бориса Давидовича и д.б.н. Копеину Гелину Сергеевну за чуткое руководство, помощь в постановке задач и обсуждение результатов; к.б.н. Горбунову Анну Сергеевну и к.б.н. Замараева Алексея Владимировича за помощь в сборе и обработке клинических данных, к.б.н. Сазонову Елену Викторовну и Первушина Николая Викторовича за помощь в работе с резистентными клетками, Zhang Yang и Мельникову Анастасию Владимировну за помощь в ряде экспериментов, а также всех сотрудников Лаборатории исследования механизмов апоптоза за поддержку и продуктивную рабочую атмосферу. Также автор выражает признательность Липатовой Анастасии Валерьевне (ИМБ имени В.А. Энгельгардта РАН) за предоставление малых шпилечных РНК и Чевкиной Елене Максимовне (ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России) за предоставление опухолевого материала пациентов с АКЛ.