靶向PeroxiredoxinⅠ-Ⅱ誘導(dǎo)白血病細(xì)胞分化的化學(xué)生物學(xué)研究.pdf

1、化學(xué)生物學(xué)(chemical biology)是一個跨越化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的新興前沿交叉學(xué)科。其中,以活性化合物為探針研究細(xì)胞生命活動的信號網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為化學(xué)生物學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一。許多研究表明從植物中提取的二萜類次生代謝化合物有很好的抗腫瘤和抗炎癥效果。在本研究中,我們發(fā)現(xiàn)從腺花香茶菜植物中提取的二萜類化合物腺花素(adenanthin)能夠誘導(dǎo)急性早幼粒性白血病(acute promyelocytic leukemia.APL)細(xì)胞分

2、化。在此基礎(chǔ)上,我們以腺花素作為探針,開展白血病細(xì)胞分化的化學(xué)生物學(xué)研究,取得如下研究成果:
　　(1)腺花素能夠誘導(dǎo)APL細(xì)胞發(fā)生形態(tài)和功能學(xué)上的分化。這種分化誘導(dǎo)效應(yīng)不僅發(fā)生在對維甲酸(ATRA)敏感的白血病細(xì)胞,同時也在對ATRA耐藥的白血病細(xì)胞呈現(xiàn)明顯效果。
　　(2)在初步明確腺花素的藥代動力學(xué)的基礎(chǔ)上,利用轉(zhuǎn)基因小鼠產(chǎn)生的對ATRA敏感和耐藥的兩種白血病小鼠開展體內(nèi)研究,發(fā)現(xiàn)腺花素都能夠有效誘導(dǎo)這些小鼠的體內(nèi)白血

3、病細(xì)胞發(fā)生分化。同時,腺花素也可清除白血病起始細(xì)胞(CD34+,c-kit+,FcγRⅢ/Ⅱ+,Grlint),并顯著延長小鼠的生存時間。
　　(3)在分析腺花素誘導(dǎo)白血病細(xì)胞分化的構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)上,合成生物素標(biāo)記腺花素,并以此為“誘餌”,利用一系列化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù),發(fā)現(xiàn)腺花素直接靶向過氧化還原酶Ⅰ和Ⅱ(peroxiredoxinⅠ/Ⅱ,PrxⅠ/Ⅱ),并利用重組的PrxⅠ/Ⅱ蛋白得到證實(shí)。
　　(4)利用小分子RNA技術(shù)

4、抑制PrxⅠ或PrxⅡ表達(dá)直接誘導(dǎo)白血病細(xì)胞發(fā)生分化,提示腺花素靶向PrxⅠ/Ⅱ可能與其分化誘導(dǎo)效應(yīng)密切相關(guān)。
　　(5)腺花素特異地靶向PrxⅠ/Ⅱ的羧基末端保守的半胱氨酸殘基(CR)進(jìn)而抑制PrxⅠ/Ⅱ過氧化物酶的活性。通過質(zhì)譜分析,發(fā)現(xiàn)PrxⅠ/Ⅱ的CR是腺花素的結(jié)合位點(diǎn)。通過位點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)PrxⅠ的Cys173和PrxⅡ的Cys172是腺花素的結(jié)合位點(diǎn)。而且,通過體外酶活實(shí)驗(yàn)研究表明腺花素能有效的抑制PrxⅠ(表面

5、IC50,1.5μM)和PrxⅡ(表面IC50,15μM)過氧化物酶的活性。進(jìn)一步的分子動力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明腺花素與PrxⅠ結(jié)合強(qiáng)于與PrxⅡ結(jié)合。
　　(6)在維甲酸敏感及耐藥的急性早幼粒白血病細(xì)胞中,腺花素能很快上調(diào)C/EBPβ的轉(zhuǎn)錄水平及蛋白水平。C/EBPβ作為造血系統(tǒng)中的重要轉(zhuǎn)錄因子在髓系分化中發(fā)揮了重要作用。干擾PrxⅠ或PrXⅡ出現(xiàn)同樣效應(yīng)。與體外抑制PrXⅠ/Ⅱ酶活相一致的是腺花素在細(xì)胞內(nèi)引起中度H2O2上調(diào)。H2O2的

6、清除劑N-乙酰-L-半胱氨酸可以完全阻斷腺花素誘導(dǎo)的白血病細(xì)胞分化及C/EBPβ的上調(diào)。我們也發(fā)現(xiàn)中度H2O2上調(diào)可以快速活化ERK1/2,且ERK1/2的特異性抑制劑PD98059也可以阻斷腺花素誘導(dǎo)的白血病細(xì)胞分化及C/EBPβ的上調(diào)。于是我們提出PrxⅠ/Ⅱ-H2O2-ERK1/2-C/EBPβ信號通路參與腺花素誘導(dǎo)白血病細(xì)胞分化。
　　總上所述,我們的研究報道腺花素作為第一個開發(fā)PrxⅠ/Ⅱ靶向治療藥物的天然產(chǎn)物,且Prx