抑制M2型丙酮酸激酶是萘醌類化合物影響腫瘤細(xì)胞代謝和導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡的重要分子機制之一.pdf

1、2007年至2008，本研究小組報道了一系列萘醌類化合物--紫草素及其衍生物繞過耐藥腫瘤細(xì)胞的抗凋亡--apoptosis和外排藥物的機制，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生程序性壞死--necroptosis，達(dá)到高效殺傷耐藥腫瘤細(xì)胞的目的，為研發(fā)新的抗腫瘤藥物提供了新的思路，即以紫草素及其衍生物的分子結(jié)構(gòu)為模板來開發(fā)對腫瘤細(xì)胞的殺傷效果更好的藥物，但是由于這些萘醌類化合物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞程序性壞死的分子機制不確定，為新藥開發(fā)方向帶來一定的盲目性。本研究以

2、發(fā)掘紫草素在腫瘤細(xì)胞中的靶蛋白為切入點，深入探討紫草素及其衍生物，以及與紫草素分子結(jié)構(gòu)類似的維生素K等萘醌類化合物參與腫瘤細(xì)胞中哪些分子機制，打亂了腫瘤細(xì)胞哪方面的生理平衡。首先通過solid-phase實驗，我們發(fā)現(xiàn)紫草素與腫瘤細(xì)胞裂解液中M2型丙酮酸激酶特異結(jié)合，M2型丙酮酸激酶可能是紫草素的重要的靶蛋白。通過酶學(xué)實驗，我們發(fā)現(xiàn)紫草素及其衍生物能夠有效抑制M2型丙酮酸激酶的活性，其抑制效率遠(yuǎn)高于之前報道的M2型丙酮酸激酶小分子抑制劑

3、--compound3，并且紫草素對丙酮酸激酶不同的同工酶的抑制效果不同，其中對M2型丙酮酸激酶抑制效果最好。已知M2型丙酮酸激酶在腫瘤細(xì)胞里特異表達(dá)，是腫瘤細(xì)胞糖酵解代謝的最后一個限速酶，抑制了M2型丙酮酸激酶可能會對腫瘤細(xì)胞糖酵解代謝的有一定的抑制作用，藥物處理后檢測細(xì)胞培養(yǎng)液中葡萄糖和乳酸的含量，我們發(fā)現(xiàn)葡萄糖的消耗顯著減少，乳酸的產(chǎn)生也顯著降低，結(jié)果證實紫草素抑制了腫瘤細(xì)胞糖酵解的速率，并且對敏感腫瘤細(xì)胞株(MCF-7)和耐藥細(xì)

4、胞株(MCF-7/Adr、MCF-7/Bcl-2、MCF-7/Bcl-xL)的糖酵解代謝有類似的抑制效果。由于糖酵解調(diào)控腫瘤細(xì)胞能量和合成代謝基礎(chǔ)物質(zhì)的重要來源，抑制糖酵解很可能對腫瘤細(xì)胞造成致命打擊，我們推測抑制M2型丙酮酸激酶的活性和糖酵解代謝可能是紫草素誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生程序性壞死的重要機制之一。通過細(xì)胞活性試驗，我們發(fā)現(xiàn)M2型丙酮酸激酶mRNA被siRNA敲減以后，紫草素誘導(dǎo)產(chǎn)生程序性壞死的細(xì)胞比例變大，說明M2型丙酮酸激酶和紫草

5、素誘導(dǎo)的程序性壞死有關(guān)。而將M1型丙酮酸激酶基因轉(zhuǎn)染到腫瘤細(xì)胞中，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)丙酮酸激酶活性增加，細(xì)胞對紫草素的敏感度降低，再次證實細(xì)胞內(nèi)M2型丙酮酸激酶是紫草素殺傷腫瘤細(xì)胞的重要的靶蛋白。通過相同的研究方法，我們發(fā)現(xiàn)維生素K3和K5對M2型丙酮酸激酶也有特異的抑制效果，它們也能夠抑制腫瘤細(xì)胞糖酵解的速率，以及M2型丙酮酸激酶活性被抑制與維生素K3和K5單獨殺傷腫瘤細(xì)胞的效果和作為輔助藥物增加阿霉素毒性的效果相關(guān)?？傊?，本研究首次證實萘醌