3.6 Group II PAKs: Cancer cell metastasis
las proteínas PAK han sido fuertemente implicadas en la dinámica citoesquelética a través de la regulación del ensamblaje de actina, contribuyendo así a la migración celular (Bokoch, 2003; Dharmawardhane et al., 1997; Jaffer y Chernoff, 2002). PAK4 es una cinasa reguladora citoesquelética conocida, que actúa en respuesta a una interacción directa con Cdc42 (Abo et al., 1998) pero PAK4 también interactúa y fosforila el FMAM, GEF-H1., Esto permite que PAK4 interactúe con microtúbulos, lo que posteriormente impacta en la morfología celular y la motilidad (Callow et al., 2005). La cofilina es un regulador clave del desmontaje del filamento de actina y es un objetivo de LIMK. Se ha demostrado que PAK4 interactúa con el LIMK y lo fosforila, mejorando su capacidad para fosforilar la cofilina y dando como resultado la inhibición del desmontaje de actina (Dan et al., 2001). Esta interacción entre PAK4 y LIMK ha demostrado ser aguas abajo del HGF dentro del cáncer de próstata y se cree que depende de la Pi3kinasa (Wells et al., 2002)., PAK4 se asocia con la proteína de andamio Gab1 aguas abajo del receptor Met en respuesta al HGF, una interacción que impulsa la localización a la periferia celular, específicamente dentro de lamellipodia (Paliouras et al., 2009). Esto contribuye a un aumento en la migración celular (Ahmed et al., 2008), y las células de cáncer de próstata empobrecidas por PAK4 responden menos a la estimulación del HGF con una reducción significativa en la migración celular (Wells et al., 2010). La señalización PAK4/LIMK también contribuye a la migración celular del cáncer gástrico a través de la interacción del dominio PAK4 quinasa con la región crítica 6l de DiGeorge., Esta interacción ha demostrado mejorar la fosforilación de LIMK por PAK4 y promover la migración de las células cancerosas gástricas in vitro (Li et al., 2010a). Además de un papel en la conducción de la migración a través de LIMK aguas abajo del HGF, PAK4 también se había vinculado a la regulación de la dinámica de adhesión del estrato celular, una faceta importante de la migración celular., Las células con expresión reducida de PAK4 tienen un número significativamente mayor de adherencias focales y son incapaces de cambiar eficientemente estas adherencias; además, el nivel de paxilina serina 272 (un marcador de la dinámica de adhesión) se reduce en las células deficientes en PAK4 (Wells et al., 2010a). En un estudio separado, se describió una interacción PAK4 con avß5 integrin (Zhang et al., 2002), y esta interacción se ha propuesto también para regular la dinámica de adhesión a través de la actividad de la quinasa PAK4 (Li et al., 2010b)., En apoyo de un papel crítico en la rotación de la adhesión, PAK4 fue identificado como un socio de interacción aguas abajo de un complejo de integrina β1/Trop-2 en el cáncer de próstata, contribuyendo a la rotación de la adhesión focal y la migración celular direccional (Trerotola et al., 2013). Además, PAK4 constitutivamente activo aumenta la invasividad de las células ductales pancreáticas, con el agotamiento mediado por siRNA de PAK4 dentro de las células PaTu8988T, lo que resulta en una reducción del crecimiento independiente del anclaje y una disminución de la capacidad migratoria (Kimmelman et al., 2008)., De hecho, PAK4 mejora la viabilidad e invasión de las células endometriales (Kim et al., 2013), y el derribo de PAK4 en células endometriales y gliomas resulta en una reducción significativa en la migración e invasión celular (Kesanakurti et al., 2012; Kim et al., 2013). Por el contrario, la sobreexpresión de PAK4 aumenta la migración de las células de cáncer de ovario a través de una forma dependiente de la quinasa C-src/MEK-1/MMP-2, mientras que el derribo estable de PAK4 conduce a una reducción de la migración y la invasión en combinación con una reducción de la expresión de C-src y MMP-2 (Siu et al., 2010b)., Además, PAK4 es un jugador clave en la activación de la transformación de las células epiteliales mamarias (Liu et al., 2010B), y una reducción de la expresión de PAK4 en la línea celular de cáncer de mama humano MDA-MB-231 (Wong et al., 2013a) se ha relacionado con una disminución de la capacidad migratoria in vitro y una disminución de la formación tumoral en ratones desnudos in vivo (Wong et al., 2013a). Además de las dianas y vías posteriores, la proteína 3 asociada a la subunidad reguladora de la quinasa CDK5 es un activador recientemente identificado de PAK4 en el carcinoma hepatocelular, lo que lleva a la promoción de la migración de células cancerosas (Mak et al., 2011, 2012)., Otro mecanismo a través del cual PAK4 es capaz de promover la metástasis del cáncer gástrico es a través de la fosforilación de los ganglios cervicales superiores 10, lo que conduce a la desestabilización de los microtúbulos y el aumento de la migración celular y la invasión in vitro, así como la metástasis en un modelo de ratón xenoinjerto (Guo et al., 2013).
si bien es cada vez más evidente que existe un fuerte vínculo entre PAK4 y la migración de células cancerosas, PAK5 y PAK6 también están emergiendo como posibles candidatos terapéuticos. Xenopus PAK5 colocaliza y se une a estructuras de actina y microtúbulos aguas abajo del RAC/Cdc42 activo., Dentro de un modelo de Xenopus, X-PAK5 se expresa temprano durante el desarrollo, particularmente en regiones donde los movimientos morfogenéticos son inducidos durante el inicio de la gastrulación (Cau et al., 2001; Faure et al., 2005). Más recientemente, también se sugirió que Inca interactúa físicamente y actúa en conjunto con PAK5 durante la morfogénesis para regular la organización citoesquelética en embriones Xenopus (Luo et al., 2007). Estos estudios sugieren un papel para PAK5 en la migración celular., PAK5 también se ha propuesto para regular negativamente MARK2 que se cree que impulsa el desprendimiento de proteínas tau de los microtúbulos a través de la fosforilación. Se encontró que la interacción PAK5:MARK2 estabiliza los microtúbulos con desestabilización concomitante de la red de fibra de actina. Estos eventos conducen a la disolución de las fibras de estrés de actina y adherencias focales asociadas y el desarrollo de filopodia (Matenia et al., 2005). Curiosamente, PAK5 también está relacionado con la formación filopodial durante el crecimiento de las neuritas.,
la sobreexpresión de PAK5 indujo crecimiento, así como la formación de filopodia en células de neuroblastoma N1E-115, con un mutante de PAK5 dominante negativo que conduce a la inhibición de la inducción de filopodia (Dan et al., 2002). En un estudio complementario, se encontró que PAK5 era esencial para el crecimiento de la neurita inducida por GEFT, con un mutante de PAK5 dominante negativo suficiente para prevenir el crecimiento en células que sobreexpresan GEFT, demostrando además que la señalización de PAK5 era necesaria para los reordenamientos citoesqueléticos de actina asociados con este proceso (Bryan et al., 2004)., Con referencia específica a la metástasis, PAK5 se sobreexpresa en líneas celulares de carcinoma colorrectal, y el nivel de expresión aumenta progresivamente de la expresión negativa en la mucosa normal del colon a la expresión más alta en muestras de tumor de metástasis hepática (Gong et al., 2009). En estas células de carcinoma colorrectal, PAK5 se localizó a adherencias focales y al borde de ataque; además, la sobreexpresión de PAK5 disminuyó la adhesión y aumentó la respuesta migratoria sobre el colágeno I. Estos estudios recuerdan la función de PAK4 en adherencias celulares y quizás sugieren una superposición en la función., De hecho, las células de adenocarcinoma tratadas con un siRNA específico de PAK5 fueron menos migratorias en colágeno I (Gong et al., 2009). Más recientemente, Wang et al. (2013c) sugirieron que una vía de señalización PAK5-EGR1-MMP-2 puede ser crítica en la migración e invasión de células de cáncer de mama, por lo que la regulación a la baja de la expresión de PAK5 conduce a una disminución de la motilidad celular en las células MDA-MB-231 y bt549, la regulación al alza de Egr1 y la regulación a la baja de MMP-2 escindido (Wang et al., 2013c). En conjunto, estos resultados proponen un mecanismo a través del cual PAK5 podría desempeñar un papel importante en la migración e invasión de células cancerosas.,
en contraste con los otros PAKs del Grupo II, hay poco conocimiento sobre la interacción entre PAK6 y la dinámica citoesquelética. Sin embargo, a través del uso de cromatografía líquida espectrometría de masas en tándem, se demostró que PAK6 interactúa con ambos motivos IQ que contienen la proteína activadora de GTPasa 1 y la proteína fosfatasa 1B. esto se validó posteriormente a través de estudios de coinmunoprecipitación utilizando células MCF-7 transfectadas con 3xFLAG-PAK6 (Kaur et al., 2008).
