Grifolin通過DNMT1調(diào)節(jié)鼻咽癌細(xì)胞糖酵解及線粒體氧化磷酸化機(jī)制研究.pdf

1、新陳代謝是生物體內(nèi)經(jīng)歷的一切化學(xué)變化的總稱，是生物體表現(xiàn)其生命活動(dòng)的重要特征之一。葡萄糖的分解代謝合成ATP是為機(jī)體提供能量的主要方式。在有氧條件下葡萄糖分解成丙酮酸后進(jìn)入三羧酸循環(huán)通過氧化磷酸化方式大量產(chǎn)能，而在低氧或缺氧條件下葡萄糖分解成丙酮酸，丙酮酸還原生成乳酸繼而完成葡萄糖分解代謝并少量產(chǎn)能，這一低效的產(chǎn)能方式被稱為糖酵解。
　　異常的能量代謝是腫瘤細(xì)胞的主要特征也是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵因素，通常表現(xiàn)為在有氧條件下，腫瘤細(xì)

2、胞依然選擇糖酵解的方式進(jìn)行產(chǎn)能，這一特殊的產(chǎn)能方式被稱為有氧糖酵解。
　　研究表明，腫瘤的有氧糖酵解產(chǎn)能方式與糖酵解途徑異常激活及與線粒體損傷密切相關(guān)。抑癌基因PTEN的甲基化沉默在糖酵解途徑的異常激活中具有重要作用。同時(shí)，表觀遺傳學(xué)研究表明，腫瘤中mtDNA的異常甲基化是線粒體功能缺失的重要機(jī)制。因此，DNA甲基化這一表觀遺傳調(diào)控方式在腫瘤能量代謝中可以通過不同機(jī)制發(fā)揮重要效應(yīng)。
　　DNA甲基化主要由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(D

3、NA methyltransferases，DNMTs)家族催化調(diào)控。DNMTs通過催化S-腺苷甲硫氨酸（Sadenosyl-methionine，SAM）提供的甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶中第5位碳原子上，將5'胞嘧啶轉(zhuǎn)變?yōu)?'甲基胞嘧啶(5'methylcytosine，5mC)實(shí)現(xiàn)DNA甲基化作用。在正常情況下DNMTs通過影響基因組DNA甲基化維持基因組的穩(wěn)定和完整性，并確保基因有序適時(shí)表達(dá)。DNMTs突變和異常活化出現(xiàn)在多種腫瘤中，受到多

4、種機(jī)制調(diào)控，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有十分重要的意義。研究發(fā)現(xiàn)DNMT1，DNMT3a/3b均可移位到線粒體，參與mtDNA的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。DNMT1的線粒體移位受到NRF1的調(diào)控，而NRF1的活化受到細(xì)胞ROS水平調(diào)控，因此，細(xì)胞ROS水平升高可能是導(dǎo)致DNMT1線粒體移位的關(guān)鍵因素。mtDNMT1的異常高表達(dá)導(dǎo)致線粒體復(fù)合物關(guān)鍵基因部分甲基化沉默失活。腫瘤的表觀遺傳改變是腫瘤發(fā)生發(fā)展的重要機(jī)制，其中DNMT1的高表達(dá)成為導(dǎo)致腫瘤TSGs高

5、頻甲基化沉默失活的重要原因。
　　隨著DNMTs在腫瘤發(fā)生發(fā)展中重要性的突顯，一類可靶向DNMTs的抑制劑受到關(guān)注。5-azacytidine(5-Aza-CR)和5-aza-2-deoxycytidine(5-Aza-dC)是2005年FDA批準(zhǔn)的表觀遺傳學(xué)臨床試驗(yàn)用藥，主要的作用方式是共價(jià)結(jié)合方式誘捕DNMT1，達(dá)到阻止其活性的作用。而后，EGCG、咖啡多酚、金雀異黃素、蘿卜硫素等天然來源的化合物先后被證實(shí)具有DNMTs抑制劑

6、的效應(yīng)。
　　grifolin是來自高等真菌地花菌子實(shí)體次生代謝產(chǎn)物分離提取所得的天然小分子化合物，具有法基尼酚類結(jié)構(gòu)。我室前期研究中證實(shí)其具有廣譜抗腫瘤作用，可誘導(dǎo)腫瘤凋亡和細(xì)胞周期阻滯及抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移，明確了其靶標(biāo)為ERK1/2，證實(shí)grifolin是一種新型的抗腫瘤先導(dǎo)化合物。我們通過生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)ERK1/2的下游靶分子Elk-1在DNMT1啟動(dòng)子區(qū)存在結(jié)合位點(diǎn)，Elk-1對(duì)DNMT1具有轉(zhuǎn)錄活化作用。
　　本

7、研究以鼻咽癌細(xì)胞CNE1/CNE1-LMP1為模型，探討了grifolm抑制DNMT1轉(zhuǎn)錄活性和蛋白表達(dá)，致使甲基化沉默失活的抑癌基因 PTEN恢復(fù)轉(zhuǎn)錄和蛋白表達(dá)水平，并通過降低Akt磷酸化，從而抑制鼻咽癌細(xì)胞的糖酵解。另外，grifolin通過降低鼻咽癌細(xì)胞ROS水平，下調(diào)氧化應(yīng)激反應(yīng)因子NRF1的二聚體的表達(dá)，抑制DNMT1的線粒體移位，恢復(fù)mtDNA的轉(zhuǎn)錄和線粒體復(fù)合物活性，從而促進(jìn)了線粒體氧化磷酸化功能。
　　本研究發(fā)現(xiàn)了