El retículo endoplasmático es el lugar de la célula donde se sintetizan las proteínas. En respuesta a diferentes factores, como la carencia de nutrientes o de oxígeno, el retículo endoplasmático puede sufrir estrés y comprometer la supervivencia de la célula. Para luchar contra esta situación, se pone en marcha un proceso llamado UPR (Unfolded Protein Response) que restaura la normalidad en la producción de proteínas. Entre otros, la UPR inicia la autofagia, un proceso biológico que permite a la célula degradar y reciclar sus componentes defectuosos. Si el estrés es extremo o se alarga demasiado, la UPR no es suficiente para restaurar la producción de proteínas, entonces la UPR inicia una autofagia citotóxica que activa la apoptosis, el suicidio celular.

El control de la viabilidad celular por parte de la UPR tiene lugar en todas las células del cuerpo, pero pasa con especial relevancia en las células tumorales. Estas células presentan altos niveles de estrés de retículo endoplasmático, UPR y de autofagia, lo que permite adaptarse mejor al entorno y evitar la acción del sistema inmune. En consecuencia, las células tumorales son muy sensibles al equilibrio entre una autofagia que permite obtener nutrientes y una autofagia que resulta tóxica para la célula. Por eso, la modulación de la autofagia con fármacos es una nueva estrategia terapéutica contra el cáncer. Una sobre-activación de la autofagia con fármacos provoca el colapso de la célula tumoral, y activa el programa de muerte celular apoptòtica.

La proteína MAP kinasa ERK5 controla la proliferación y la supervivencia de las células tumorales. La reciente obtención de compuestos farmacológicos ha permitido establecer ERK5 como una nueva diana terapéutica para el tratamiento del cáncer. Así, los inhibidores de ERK5 han mostrado eficacia en diferentes modelos celulares y tumorales, tanto como monoterapia como en combinación con quimioterapia. Sin embargo, el mecanismo por el cual estos inhibidores inducen la muerte de las células tumorales todavía era desconocido.

Un equipo de investigación del Vall d’Hebron Recerca y de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) liderado por José Miguel Lizcano, adscrito a ambos centros, ha identificado el mecanismo por el cual los inhibidores de ERK5 producen la muerte celular en los tumores. Los investigadores han observado, en cultivos celulares de tumores humanos de cáncer de páncreas, de endometrio y de cuello de útero, que ERK5 tiene un papel en el control de la autofagia. Así, los inhibidores de ERK5 activan el estrés del retículo endoplasmático y la UPR (elevados en las células tumorales) hasta niveles que sobrepasan su efecto protector y activan una autofagia tóxica, que resulta en la muerte apoptòtica de las células tumorales (un proceso denominado autofagia citotóxica).

 “Inhibir ERK5 en las células tumorales las hace especialmente sensibles a la quimioterapia” explica el Dr. José Miguel Lizcano, “por lo que nuestra investigación abre una línea muy prometedora en la mejora de la quimioterapia y en la identificación de estrategias más eficaces contra el cáncer”.

La investigación ha sido publicada recientemente en la revista Frontiers in Cell and Developmental Biology, y ha contado con la participación de los investigadores Andrés Gámez-García, Idoia Bolinaga-Ayala, Guillermo Yoldi, Sergio Espinosa Gil, Nora Diéguez Martínez, Elisabet Megías-Rueda, Pau Muñoz y Jose Miguel Lizcano, todos ellos adscritos al tanto al grupo Protein Kinases in Cancer Research del Vall d'Hebron Recerca, como al Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la UAB y en el Instituto de Neurociencias de la UAB (INc-UAB).

Artículo de investigación:

Andrés Gámez-García et al. ERK5 Inhibition Induces Autophagy-Mediated Cancer Cell Death by Activating ER Stress, Front. Cell Dev. Biol., 04 November 2021 | https://doi.org/10.3389/fcell.2021.742049