Grifolin通過DNMT1調節(jié)鼻咽癌細胞糖酵解及線粒體氧化磷酸化機制研究.pdf

1、新陳代謝是生物體內經歷的一切化學變化的總稱，是生物體表現其生命活動的重要特征之一。葡萄糖的分解代謝合成ATP是為機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入三羧酸循環(huán)通過氧化磷酸化方式大量產能，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能，這一低效的產能方式被稱為糖酵解。
　　異常的能量代謝是腫瘤細胞的主要特征也是腫瘤發(fā)生發(fā)展中的關鍵因素，通常表現為在有氧條件下，腫瘤細

2、胞依然選擇糖酵解的方式進行產能，這一特殊的產能方式被稱為有氧糖酵解。
　　研究表明，腫瘤的有氧糖酵解產能方式與糖酵解途徑異常激活及與線粒體損傷密切相關。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，表觀遺傳學研究表明，腫瘤中mtDNA的異常甲基化是線粒體功能缺失的重要機制。因此，DNA甲基化這一表觀遺傳調控方式在腫瘤能量代謝中可以通過不同機制發(fā)揮重要效應。
　　DNA甲基化主要由DNA甲基轉移酶(D

3、NA methyltransferases，DNMTs)家族催化調控。DNMTs通過催化S-腺苷甲硫氨酸（Sadenosyl-methionine，SAM）提供的甲基轉移到胞嘧啶中第5位碳原子上，將5'胞嘧啶轉變?yōu)?'甲基胞嘧啶(5'methylcytosine，5mC)實現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?；蛴行蜻m時表達。DNMTs突變和異?；罨霈F在多種腫瘤中，受到多

4、種機制調控，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中具有十分重要的意義。研究發(fā)現DNMT1，DNMT3a/3b均可移位到線粒體，參與mtDNA的轉錄水平調控。DNMT1的線粒體移位受到NRF1的調控，而NRF1的活化受到細胞ROS水平調控，因此，細胞ROS水平升高可能是導致DNMT1線粒體移位的關鍵因素。mtDNMT1的異常高表達導致線粒體復合物關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)展的重要機制，其中DNMT1的高表達成為導致腫瘤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的抑制劑受到關注。5-azacytidine(5-Aza-CR)和5-aza-2-deoxycytidine(5-Aza-dC)是2005年FDA批準的表觀遺傳學臨床試驗用藥，主要的作用方式是共價結合方式誘捕DNMT1，達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具有DNMTs抑制劑

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

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