3.6 Gruppo II PAKs: Metastasi delle cellule tumorali
Le proteine PAK sono state fortemente implicate nella dinamica citoscheletrica attraverso la regolazione dell’assemblaggio di actina, contribuendo quindi alla migrazione cellulare (Bokoch, 2003; Dharmawardhane et al., 1997; Jaffer e Chernoff, 2002). PAK4 è una chinasi regolatrice citoscheletrica nota, che agisce in risposta ad un’interazione diretta con Cdc42 (Abo et al., 1998) ma PAK4 interagisce e fosforila anche il GEF, GEF-H1., Ciò consente a PAK4 di interagire con i microtubuli, che successivamente influiscono sulla morfologia e sulla motilità cellulare (Callow et al., 2005). Cofilin è un regolatore chiave dello smontaggio del filamento di actina ed è un obiettivo di LIMK. PAK4 ha dimostrato di interagire con e fosforilare LIMK, migliorando la sua capacità di fosforilare cofilina e con conseguente inibizione dello smontaggio dell’actina (Dan et al., 2001). Questa interazione tra PAK4 e LIMK ha dimostrato di essere a valle di HGF all’interno del cancro alla prostata e si pensa dipenda da PI3Kinase (Wells et al., 2002)., PAK4 si associa alla proteina Gab1 dello scaffold a valle del recettore Met in risposta all’HGF, un’interazione che guida la localizzazione alla periferia cellulare, in particolare all’interno della lamellipodia (Paliouras et al., 2009). Ciò contribuisce ad un aumento della migrazione cellulare (Ahmed et al., 2008), e le cellule di cancro alla prostata impoverito PAK4 sono meno sensibili alla stimolazione HGF con una significativa riduzione della migrazione cellulare (Wells et al., 2010). La segnalazione PAK4 / LIMK contribuisce anche alla migrazione delle cellule tumorali gastriche attraverso l’interazione del dominio della chinasi PAK4 con la regione critica di DiGeorge 6L., Questa interazione ha dimostrato di migliorare la fosforilazione di LIMK da parte di PAK4 e promuovere la migrazione delle cellule tumorali gastriche in vitro (Li et al., 2010a). Oltre a un ruolo nel guidare la migrazione attraverso LIMK a valle di HGF, PAK4 era stato anche collegato alla regolazione della dinamica di adesione dello strato cellulare, un aspetto importante della migrazione cellulare., Le cellule con ridotta espressione di PAK4 hanno un numero significativamente più elevato di aderenze focali e non sono in grado di turnare in modo efficiente queste aderenze; inoltre, il livello di paxillina serina 272 (un marker della dinamica di adesione) è ridotto nelle cellule deficienti di PAK4 (Wells et al., 2010a). In uno studio separato, è stata descritta un’interazione PAK4 con l’integrina avß5 (Zhang et al., 2002), e questa interazione è stata proposta per regolare anche le dinamiche di adesione tramite l’attività della chinasi PAK4 (Li et al., 2010b)., A sostegno di un ruolo critico nel turnover di adesione, PAK4 è stato identificato come partner interagente a valle di un complesso di integrina β1/Trop-2 nel cancro alla prostata, contribuendo al turnover di adesione focale e alla migrazione delle cellule direzionali (Trerotola et al., 2013). Inoltre, PAK4 costitutivamente attivo aumenta l’invasività delle cellule duttali pancreatiche, con deplezione di PAK4 mediata da siRNA all’interno delle cellule PaTu8988T con conseguente riduzione della crescita indipendente dall’ancoraggio e una ridotta capacità migratoria (Kimmelman et al., 2008)., Infatti, PAK4 migliora la vitalità e l’invasione delle cellule endometriali (Kim et al., 2013), e knockdown di PAK4 nelle cellule endometriali e glioma risultati in una significativa riduzione della migrazione cellulare e invasione (Kesanakurti et al., 2012; Kim et al., 2013). Al contrario, la sovraespressione di PAK4 aumenta la migrazione delle cellule del cancro ovarico attraverso un modo chinasi-dipendente da c-Src/MEK-1/MMP-2, mentre il knockdown stabile di PAK4 porta ad una riduzione della migrazione e dell’invasione in combinazione con una ridotta espressione di c-Src e MMP-2 (Siu et al., 2010b)., Inoltre, PAK4 è un giocatore chiave nell’innescare la trasformazione delle cellule epiteliali mammarie (Liu et al., 2010b), e una riduzione dell’espressione PAK4 nella linea cellulare di cancro al seno umano MDA-MB-231 (Wong et al., 2013a) è stato collegato a una diminuzione della capacità migratoria in vitro e alla diminuzione della formazione di tumori nei topi nudi in vivo (Wong et al., 2013a). Così come gli obiettivi e le vie a valle, la proteina associata alla subunità regolatrice della chinasi CDK5 3 è un attivatore recentemente identificato di PAK4 nel carcinoma epatocellulare, portando alla promozione della migrazione delle cellule tumorali (Mak et al., 2011, 2012)., Un altro meccanismo attraverso il quale PAK4 è in grado di promuovere la metastasi del cancro gastrico è attraverso la fosforilazione dei gangli cervicali superiori 10, portando alla destabilizzazione dei microtubuli e all’aumento della migrazione e dell’invasione cellulare in vitro, nonché alla metastasi in un modello murino xenotrapianto (Guo et al., 2013).
Mentre è sempre più evidente che esiste un forte legame tra PAK4 e la migrazione delle cellule tumorali, PAK5 e PAK6 stanno emergendo anche come possibili candidati terapeutici. Xenopus PAK5 colocalizza e si lega sia all’actina che alle strutture dei microtubuli a valle del Rac/Cdc42 attivo., All’interno di un modello Xenopus, X-PAK5 è espresso precocemente durante lo sviluppo, in particolare nelle regioni in cui i movimenti morfogenetici sono indotti durante l’inizio della gastrulazione (Cau et al., 2001; Faure et al., 2005). Più recentemente, è stato anche suggerito che Inca interagisca fisicamente e agisca in combinazione con PAK5 durante la morfogenesi per regolare l’organizzazione citoscheletrica negli embrioni di Xenopus (Luo et al., 2007). Questi studi suggeriscono un ruolo per PAK5 nella migrazione cellulare., PAK5 inoltre è stato proposto per regolare negativamente MARK2 che è pensato per guidare il distacco della proteina di tau dai microtubuli via fosforilazione. L’interazione PAK5: MARK2 è stata trovata per stabilizzare i microtubuli con concomitante destabilizzazione della rete di fibre di actina. Questi eventi portano alla dissoluzione delle fibre di stress da actina e alle adesioni focali associate e allo sviluppo di filopodi (Matenia et al., 2005). È interessante notare che PAK5 è anche collegato alla formazione filopodiale durante la crescita dei neuriti.,
La sovraespressione dell’escrescenza indotta da PAK5 e la formazione di filopodi nelle cellule di neuroblastoma N1E-115, con un mutante PAK5 dominante-negativo che porta all’inibizione dell’induzione di filopodi (Dan et al., 2002). In uno studio gratuito, PAK5 è risultato essere essenziale per l’escrescenza dei neuriti indotta da GEFT con un mutante PAK5 dominante-negativo sufficiente a prevenire l’escrescenza nelle cellule sovraesprimenti da GEFT, dimostrando ulteriormente che la segnalazione di PAK5 era necessaria per i riarrangiamenti citoscheletrici di actina associati a questo processo (Bryan et al., 2004)., Con riferimento specifico alle metastasi, PAK5 è sovraespresso nelle linee cellulari del carcinoma del colon-retto e il livello di espressione aumenta progressivamente dall’espressione negativa nella mucosa del colon normale alla massima espressione nei campioni tumorali di metastasi epatiche (Gong et al., 2009). In queste cellule di carcinoma colorettale, PAK5 è stato localizzato ad aderenze focali e il bordo d’attacco; inoltre, sovraespressione di PAK5 diminuita adesione e aumentato la risposta migratoria su collagene I. Questi studi ricordano la funzione PAK4 nelle aderenze cellulari e forse suggeriscono una sovrapposizione in funzione., Infatti, le cellule di adenocarcinoma trattate con un siRNA specifico per PAK5 erano meno migratorie sul collagene I (Gong et al., 2009). Più recentemente, Wang et al. (2013c) ha suggerito che una via di segnalazione PAK5-E1-MMP-2 può essere critica nella migrazione e nell’invasione delle cellule del cancro al seno, per cui la downregolazione dell’espressione PAK5 porta a una diminuzione della motilità cellulare in entrambe le cellule MDA-MB-231 e BT549, upregulation di PAK1 e downregulation di MMP-2, 2013c). Insieme questi risultati propongono un meccanismo attraverso il quale PAK5 potrebbe svolgere un ruolo significativo nella migrazione e nell’invasione delle cellule tumorali.,
In contrasto con gli altri PAK del Gruppo II, si sa poco dell’interazione tra PAK6 e le dinamiche citoscheletriche. Tuttavia, attraverso l’uso di cromatografia liquida tandem spettrometria di massa, è stato dimostrato che PAK6 interagisce con entrambi i motivi IQ contenenti GTPase attivando la proteina 1 e la proteina fosfatasi 1B. Ciò è stato ulteriormente convalidato attraverso studi di coimmunoprecipitazione utilizzando 3xFLAG-PAK6-transfected MCF-7 cellule (Kaur et al., 2008).
