蒽醌化合物通过线粒体途径促进鼻咽癌放射治疗增敏作用的蛋白靶点研究

线粒体是细胞核外唯一含有DNA的双层膜结构的细胞器，其基因组和蛋白组状态与细胞的放射敏感性密切相关。本课题组前期国家自然基金课题中发现，蒽醌化合物具有放射增敏作用，调节HIF-1α表达和细胞内活性氧水平是其作用机制之一，并观察到蒽醌化合物在肿瘤细胞线粒体基质内的积聚现象。本课题以鼻咽癌CNE-1细胞线粒体为研究对象，采用电镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜检测蒽醌化合物在线粒体的积累、线粒体膜电位改变、线粒体内活性氧的浓度、细胞凋亡，通过线粒体相关表达谱芯片检测放射增敏相应细胞的基因差异，明确蒽醌化合物经线粒体途径介导的放射增敏作用机制。采用定量蛋白质组学技术和同位素标记物方法，经多维色谱分离,对放射增敏相应细胞线粒体蛋白肽段进行MS/MS 分析,结合生物信息学进行蛋白的鉴定，并验证候选靶蛋白与肿瘤细胞放射增敏的相关性，为放射增敏剂的开发、放射增敏药物靶点的创新研究奠定坚实的基础。

本课题以鼻咽癌CNE-1 细胞线粒体为研究对象，采用电镜、流式细胞仪、激光共聚焦显微镜检测蒽醌化合物GXHSWAQ-1经线粒体途径介导的放射增敏作用机制,结果发现GXHSWAQ-1可积累在鼻咽癌CNE-1 细胞线粒体上、经药物处理的细胞线粒体膜电位减低、线粒体内活性氧的浓度升高，细胞内游离钙离子浓度升高，自噬溶酶体增多，发生线粒体自噬。增敏机理可能涉及调控线粒体基因ATP6、ATP8、CtyB、胀亡相关基因CHMP6，CypD和自噬相关基因ULK1、GABARAPL1、Beclin1、Bcl-2等基因的表达。采用定量蛋白质组学技术和同位素标记物方法，经多维色谱分离,对放射增敏相应细胞线粒体蛋白肽段进行MS/MS 分析,结合生物信息学进行蛋白的鉴定，结果发现照射组、GXHSWAQ-1组和GXHSWAQ-1联合照射组3个组所有的差异蛋白中RAC1、HSP90、COPS2、CDH1和CDC42等多个蛋白为节点蛋白。结合RAC1信号传导通路，发现RAC1信号传导通路与放射致细胞氧化性损伤密切相关,上调RAC1或启动RAC1后，在细胞膜形成了NADPH氧化酶复合体并激活NADPH氧化酶，细胞内产生大量的ROS，诱导人鼻咽癌细胞对放射线的敏感，引起细胞凋亡。而沉默CDH1后联合照射，细胞的集落形成能力下降，细胞阻滞在G2M期，放射增敏比为1.729。CDH1和 RAC1可能是放射增敏的重要靶点。研究结果为筛选放射增敏剂的先导化合物，鼻咽癌的分子靶向治疗提供良好的平台。