蒜头果蛋白抗肿瘤活性及分子作用机制

A novel protein, designated as malanin, is isolated and purified from Malania oleifera, an endemic plant in Yunnan and Guangxi provinces. Research has shown that malanin can significantly inhibit the viability of human cervix cancer HeLa cells in vitro, producing the half inhibitory concentration IC50 value of 1.54 × 10^(-10) mol/L, while the broad-spectrum anti-cancer drug Cisplatin was 1.59 × 10^(-6) mol/L, which means that malanin has a very strong anti-tumor activity.. The anti-tumor activity mechanism of malanin is still unclear.The project intends both in vitro and in vivo to study the anti-tumor activity of malanin on different cancer cell lines (HeLa, K562, MCF-7, PC-12, et al) and tumor in Nude Mice bearing human cervix cancer HeLa cells, and investigate the molecular mechanisms of malanin against HeLa cells by apoptosis, cell cycle analysis and cell signaling pathways and other aspects. The project provides the evidence and ideas for development and utilization of malanin-based cancer therapy, and lays foundation for the research and development of the protein as new drugs. It is of great significance to utilize plant resources in Yunnan, too.

蒜头果蛋白(malanin)是从云南、广西特有植物蒜头果中分离纯化出的一种新的蛋白质。研究表明，malanin能明显抑制人宫颈癌HeLa细胞体外生长的作用，其半数抑制浓度IC50为1.54×10^(-10)mol/L，而广谱抗癌药物顺铂为1.59×10^(-6) mol/L，可见malanin具有非常强抗肿瘤活性。.由于malanin抗肿瘤活性作用机制目前还不清楚。本项目拟采用malanin作用于不同的肿瘤细胞(宫颈癌HeLa、白血病K562、乳腺癌MCF-7、神经瘤PC-12等）和荷瘤(宫颈癌)裸小鼠，从体外细胞模型和体内动物模型两方面研究其抗肿瘤活性，并从细胞凋亡、细胞周期分析及细胞信号通路等方面探讨malanin对HeLa细胞的分子作用机制。为malanin在肿瘤治疗方面的开发利用提供依据和思路，也为该蛋白作为新药的研发奠定基础，同时也对云南植物资源的开发利用具有重要意义。

蒜头果蛋白(malanin)是从云南、广西特有植物蒜头果中分离纯化出的一种新的蛋白质。体内、体外生物学活性试验表明，malanin具有明显的抗肿瘤活性。通过细胞形态学改变、酶底物法测定细胞半胱氨酸蛋白水解酶活性、DNA Ladder检测、流式细胞仪检测细胞凋亡率及细胞周期分析等方面，研究malanin对人宫颈癌HeLa细胞凋亡的影响。结果表明, malanin能够诱导HeLa细胞发生凋亡，且呈一定的时间与剂量依赖性。其作用机制可能是由于malanin可以俘获S期的HeLa细胞，使DNA不能正常的复制，从而导致细胞的增殖、生长受到抑制。在malanin诱导HeLa细胞凋亡的过程中，malanin可显著诱导HeLa细胞Caspase-3活性的增加，Caspase-3的激活是介导HeLa细胞发生凋亡的通路。. 为了研究malanin作用于HeLa细胞后相关信号转导分子活性的变化，首先分析malanin对HeLa细胞的蛋白酪氨酸磷酸化状态的影响，Western blot显示在分子量为38KDa、40-46KDa、50-65KDa等处可见有磷酸化条带，再根据磷酸化条带，观察malanin作用于细胞后对MAPK、JNK、P38、c-jun、NF-kB信号分子含量的影响。结果表明，malanin能够激活这些信号分子的活化，这些活化的信号分子随着malanin剂量的增大活性也增加，而随时间的变化而改变。MAPK、p38的激活在malanin作用细胞15min时最强，到30min时开始降低；而JNK的磷酸化随时间的改变呈增强的趋势，即JNK的活化较MAPK和p38活化的时间要长。除此之外，malanin诱导细胞后，通过一些信号途径启动核转录因子NF-kB和c-jun，该因子的活化能够诱导细胞凋亡的产生，最后导致细胞死亡。. 所有的研究结果表明，malanin的生物活性包括体内和体外抗肿瘤活性、诱导细胞凋亡和细胞信号转导分子作用机制等，这些在分析其抗肿瘤过程中具有重要的意义，也为这类植物在其抗肿瘤应用方面提供新的治疗策略或理论依据。