天然产物Neoalbaconol诱导肿瘤细胞程序性坏死的分子机制

【摘要】程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)是维持真核生物发育和组织稳态的基本过程,主要包括细胞凋亡、程序性坏死和自噬性死亡。2005年,研究者发现细胞坏死是受到精密调控的,并将其定义为程序性坏死(necroptosis)。程序性坏死不仅具有典型的细胞坏死特征,如细胞膜不完整,细胞内能量代谢危机,释放炎性因子。另外,其还可以被程序性坏死特异性小分子抑制剂necrostatin-1(Nec-1)特异性阻断,是caspase非依赖而受体相互作用蛋白1/3(receptorinteractingproteinkinase1/3,RIPK1/RIPK3)依赖。细胞程序性坏死参与机体的多种生理和病理反应,如病毒感染(viralinfection)的免疫激活,缺血性坏死损伤(ischemicinjuries),以及神经退行性疾病(neurodegenerativedisease)等。相对于研究较为成熟的细胞凋亡,细胞程序性坏死研究还是一个崭新的领域。在前期研究中,我们实验室发现高等真菌来源的小分子化合物neoalbaconol可以诱导鼻咽癌细胞发生程序性坏死。本课题将对其诱导的细胞程序性坏死的分子机制进行深入研究。首先,我们在多种肿瘤细胞中证明化合物neoalbaconol可以以剂量依赖的方式诱导程序性坏死。随后,利用程序性坏死的特异性小分子抑制剂Nec-1逆转neoalbaconol诱导的细胞死亡以及siRNA或shRNA干扰程序性坏死的关键分子RIPK1/RIPK3,明确了RIPK1/RIPK3在neoalbaconol诱导的程序性死亡中发挥着重要作用。为阐明neoalbaconol诱导程序性坏死的分子机制,首先检测了程序性坏死过程开启的关键分子RIPK1的泛素化水平。我们发现neoalbaconol可显著下调RIPK1的K63泛素化水平,并且是通过下调泛素连接酶TRAFs和cIAP1/2抑制RIPK1的泛素化水平,这对于RIPK1/RIPK3复合物的形成和诱导细胞程序性坏死具有关键作用。Neoalbaconol对NF-κκB信号通路的经典和非经典途径都有调节作用。化合物neoalbaconol通过下调泛素E3连接酶TRAF2、cIAP1/2,促进了非经典信号通路NIK的稳定存在,使得p100剪切为p52,部分促进了p52的入核,活化NF-rκB非经典信号通路。化合物neoalbaconol激活NF-rκB非经典通路促进细胞因子TNFα的表达和分泌,通过TNFR通路的信号传递,导致细胞程序性坏死的发生。与此同时,neoalbaconol可以抑制组成型的和诱导型的p65报道基因活性,下调p65的核移位和p65Ser536位磷酸化,抑制了NF-κB信号通路经典途径。为明确neoalbaconol诱导程序性坏死与线粒体ROS和能量代谢的关系,我们使用抗氧化剂NAC和Seahorse平台进行分析。结果显示,化合物neoalbaconol可以诱导大量的ROS产生,且是由RIPK3介导,诱导产生的ROS在细胞死亡中也发挥了重要作用。另外,化合物neoalbaconol通过抑制线粒体的呼吸作用,减少细胞内ATP的产生,这也与文献报道的观点能量代谢异常影响细胞死亡相符。以上研究工作拓展了对neoalbaconol诱导肿瘤细胞发生程序性坏死的分子机制认识,从细胞因子TNFα自分泌和线粒体功能失调的角度解释了neoalbaconol诱导肿瘤细胞发生程序性坏死的原因,丰富了我们对于天然产物抗肿瘤机理的认识,为从诱导程序性坏死的方向发展新的抗肿瘤策略提供了实验依据。
【作者】于新芳；
【导师】曹亚；
【作者基本信息】中南大学，基础医学，2014，博士
【关键词】程序性坏死；Neoalbaconol；受体相互作用蛋白；NF-κB信号通路；线粒体；活性氧；

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