1. Adaptive preconditioning in neurological diseases – therapeutic insights from proteostatic perturbations
- Author
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Mollereau, B., Rzechorzek, N. M., Roussel, B. D., Sedru, M., Brink, D., Bailly-Maitre, B., Palladino, F., Medinas, D. B., Domingos, P. M., Hunot, S., Chandran, S., Birman, S., Baron, T., Vivien, D., Duarte, C. B., Ryoo, H. D., Steller, H., Urano, F., Chevet, E., Kroemer, G., Ciechanover, A., Calabrese, E. J., Kaufman, R. J., Hetz, C, Laboratoire de Biologie Moléculaire de la Cellule ( LBMC ), École normale supérieure - Lyon ( ENS Lyon ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Biologie du Développement de Marseille ( IBDM ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratory of Apoptosis and Cancer Biology, The Rockefeller University, Oncogenesis Stress Signaling ( OSS ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -CRLCC Eugène Marquis ( CRLCC ), Centre de Recherche des Cordeliers ( CRC ), Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Plateforme de métabolomique, Direction de la recherche [Gustave Roussy], Institut Gustave Roussy ( IGR ) -Institut Gustave Roussy ( IGR ), Pôle de biologie, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] ( HEGP ), Apoptose, cancer et immunité ( Equipe labellisée Ligue contre le cancer - CRC - Inserm U1138 ), Institut Gustave Roussy ( IGR ) -Centre de Recherche des Cordeliers ( CRC ), Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -École pratique des hautes études ( EPHE ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Laboratoire de Biologie Moléculaire de la Cellule (LBMC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rockefeller University [New York], Oncogenesis Stress Signaling (OSS), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CRLCC Eugène Marquis (CRLCC), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut Gustave Roussy (IGR), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Apoptose, cancer et immunité (Equipe labellisée Ligue contre le cancer - CRC - Inserm U1138), Institut Gustave Roussy (IGR)-Centre de Recherche des Cordeliers (CRC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE), USA2013-0003, Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica, 382453, Muscular Dystrophy Association, IRE1-PD ANR-13-ISV4-0003-01, ANR/FCT, ANR-10-LABX-54 MEMOLIFE, Labex MemoLife, Dr. Miriam and Sheldon Adelson Medical Research Foundation (AMRF), 1775/12, Israel Centers of Research Excellence Program, 096409/Z/11/Z, Wellcome Trust Integrated Training Fellowship for Veterinarians, P09-015-F, Millennium Institute, 15150012, FONDAP, 2014-F-059, Frick Foundation, ALS Therapy Alliance, C13S02, COPEC-UC Foundation, N62909-16-1-2003, Office of Naval Research-Global (ONR-G), R01 EY020866, National Institutes of Health, AL150111, CDMRP Amyotrophic Lateral Sclerosis Research, Program (ALSRP) Therapeutic Idea Award, 2012-00034435, Fondation de France, FCT-ANR/NEU-NMC/0006/2013, Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Israel Cancer Research Fund, 1-12-CT-61, American Diabetes Association, 3150113, Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico, Israel Science Foundation, 17-2013-512, Juvenile Diabetes Research Foundation International, École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (APHP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École pratique des hautes études (EPHE)
- Subjects
ATF4, activating transcription factor 4 ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,S1P, site 1 protease ,UPR, unfolded protein response ,xCT, cystine/glutamate antiporter ,Ischemia ,eIF2α, eukaryotic translation initiation factor 2α ,Bim, Bcl-2-interacting mediator of cell death ,Parkinson ,ARE, anti-oxidant response element ,Ub, ubiquitin ,HO-1, heme oxygenase-1 ,6-OHDA, 6-hydroxydopamine ,ATF6α, activating transcription factor 6α ,Hsp70, heat shock protein 70 ,DA, dopaminergic ,Endoplasmic Reticulum Stress ,LRRK2, leucine-rich repeat kinase 2 ,SNpc, substantia nigra pars compacta ,OGD, oxygen and glucose deprivation ,MPTP, 1-Methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine ,ASK1, apoptosis signal regulating kinase 1 ,BDNF, brain-derived neurotrophic factor ,MANF, mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor ,PMD, protein misfolding disorder ,SERCA, sarcoplasmic-ER Mg2+/Ca2+ ATPase ,ER stress ,Signal Transduction ,BI-1, Bax-inhibitor-1 ,iPSC, induced pluripotent stem cell ,Proteasome Endopeptidase Complex ,Neuroscience(all) ,Clinical Neurology ,IRE1, inositol-requiring enzyme 1 ,nAChRs, nicotinic acetylcholine receptors ,Article ,XBP1, x-box binding protein 1 ,ER, endoplasmic reticulum ,GEF, guanine nucleotide exchange factor ,ROS, reactive oxygen species ,UPS, ubiquitin proteasome system ,Hormesis ,ERAD, ER-associated protein degradation ,SOD, superoxide dismutase ,Autophagy ,BiP/GRP78, binding immunoglobulin protein ,Animals ,Humans ,Proteostasis Deficiencies ,JNK, Jun amino terminal kinase ,MCAO, middle cerebral artery occlusion ,Molecular Biology ,CHOP, C/EBP-homologous protein ,PD, Parkinson’s disease ,S2P, site 2 protease ,PUMA, p53 upregulated modulator of apoptosis ,Wolfram syndrome ,[ SDV ] Life Sciences [q-bio] ,Proteasome ,Ubiquitin ,HIF-1, hypoxia-inducible transcription factor-1 ,RBM3, RNA binding motif 3 ,Wfs1, wolframin ,PHD, prolyl-hydroxylases ,CIRBP, cold-inducible RNA binding protein ,tPA, tissue plasminogen activator ,EGFR, epidermal growth factor receptor ,HD, Huntington’s disease ,CDNF, cerebral dopamine neurotrophic factor ,PERK, protein kinase RNA-like ER kinase ,Parkinson׳s disease ,RIDD, regulated IRE1-dependent decay ,Unfolded Protein Response ,IRI, ischemia reperfusion injury ,GADD34, growth arrest and DNA damage–inducible 34 ,NF-KB, nuclear factor-kappa B ,Nervous System Diseases ,Glioblastoma ,3-MA, 3-methyladenine ,Developmental Biology - Abstract
In neurological disorders, both acute and chronic neural stress can disrupt cellular proteostasis, resulting in the generation of pathological protein. However in most cases, neurons adapt to these proteostatic perturbations by activating a range of cellular protective and repair responses, thus maintaining cell function. These interconnected adaptive mechanisms comprise a ‘proteostasis network’ and include the unfolded protein response, the ubiquitin proteasome system and autophagy. Interestingly, several recent studies have shown that these adaptive responses can be stimulated by preconditioning treatments, which confer resistance to a subsequent toxic challenge – the phenomenon known as hormesis. In this review we discuss the impact of adaptive stress responses stimulated in diverse human neuropathologies including Parkinson׳s disease, Wolfram syndrome, brain ischemia, and brain cancer. Further, we examine how these responses and the molecular pathways they recruit might be exploited for therapeutic gain. This article is part of a Special Issue entitled SI:ER stress., Highlights • The proteostasis network is perturbed in neurological diseases. • UPR, UPS and autophagy are adaptive responses to maintain cell function. • Adaptive responses induced by preconditioning could be used for therapeutics.
- Published
- 2016
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