TanI通过NDRG1-EGFR信号轴上调自噬增强脑胶质瘤TMZ敏感性的机制研究

Temozolomide (TMZ) is widely used and effective first-line chemotherapeutic drug for glioma patients. However, the efficacy of TMZ is often limited by the development of resistance. Recently, we found that natural compound tanshinone I (TanI) significantly inhibits the cell proliferation and promotes cell autophagy, and up-regulates the N-Myc downstream regulated 1 (NDRG1) in TMZ-resistant glioma cells. Further analysis indicated that TanI promotes the protein interaction between NDRG1 interacts and epidermal growth factor receptor (EGFR). Knock-down of NDRG1 by siRNA significantly depresses the TanI-mediated EGFR ubiquitination, further to up-regulating EGFR expression. In addition, NDRG1 siRNA could obviously inhibit the cell autophagy. Thus, our hypothesized that, high level of NDRG1 induced by TanI might promote EGFR ubiquination, further to up-regulate cell autophagy and enhance TMZ sensitivity in TMZ-resistant glioma cells. In this project, we will clarity the importance of NDRG1-EGFR axis and autophagy in TanI-mediated TMZ sensitization in glioma cancer cells, and construct the pathophysiological link between autophagy and. Thus, this project will help us provide novel evidences for developing TanI as the promising chemosensitizer for TMZ in human glioma cells.

替莫唑胺（TMZ）作为脑胶质瘤患者的一线化疗药物，其化疗抗性的出现是临床上亟待解决的重要问题。我们新近研究发现天然产物丹参酮I（TanI）抑制脑胶质瘤TMZ抵抗细胞系的增殖，上调细胞自噬水平，同时促进TMZ抗性细胞中NDRG1的表达，增强NDRG1与EGFR的相互作用；而靶向敲除NDRG1抑制TanI介导的EGFR泛素化，抑制细胞自噬发生。即此，我们提出了科学假设: TanI上调NDRG1，可能促进NDRG1介导的EGFR泛素化降解，进而上调细胞自噬，以增强脑胶质瘤TMZ敏感性。本项目拟以NDRG1-EGFR信号轴为切入点，从细胞自噬的角度深入探讨TanI在脑胶质瘤TMZ化疗增敏中的关键作用，将为临床上探寻TanI作为脑胶质瘤TMZ增敏剂提供新的理论和实验依据。

研究天然产物对胶质瘤TMZ增敏的作用及机制是亟待解决的重要临床问题。苦豆碱（ALO）是具有潜在抗炎和抗肿瘤特性的生物碱，然而ALO在胶质瘤中的应用前景未知。通过两个公共的中药数据库BATMAN-TCM和PubChem筛选发现，Fas、caspase 3、Bcl2、CXCR4和SLC6A2是ALO作用的潜在靶分子。为了探讨这些靶分子在胶质瘤生物学中的作用，我们利用STRING平台构建了蛋白交互网络（PPI），FunRich软件分析了这些靶分子的基因本体论（GO），研究发现，这5个靶分子主要参与胶质瘤相关的生物学功能包括：细胞凋亡（生化过程）、结合活性（分子功能）与信号复合体（细胞成分），进一步KEGG分析发现其参与的主要信号通路是细胞凋亡途径。利用Systemsdock进行分子对接模拟实验，研究发现只有ALO能够有效地结合于Bcl2的活性口袋（docking score=5.52 pKd），表明Bcl2可能是ALO作用的直接靶分子。进一步，以Bcl2抑制剂ABT-737为阳性对照，western blot分析发现 ALO明显地抑制胶质瘤细胞系中Bcl2的表达水平，流式细胞学技术发现 ALO显著地促进胶质瘤细胞发生凋亡。以上研究发现证明天然产物ALO可作为抗凋亡蛋白Bcl2潜在的抑制剂，有效地促进胶质瘤细胞发生凋亡。此外，我们分析了特定基因在胶质瘤中的表达与预后的相关性。基于网络生物信息学平台数据分析表明胶质瘤组织中SIRT5表达下调。临床相关性分析显示，SIRT5的下调与生存时间缩短显著相关。SIRT5的表达水平与DNA甲基化状态呈负相关。功能富集分析显示，SIRT5可能参与上皮-间质转化和调节细胞通讯。从Oncomine和GEPIA等几个公共数据库中转录组数据显示，胶质瘤组织和细胞中CPS1转录水平显著上调。CPS1在胶质瘤组织中被低甲基化。与癌症基因组图谱（TCGA）相连的Wanderer数据库显示，胶质瘤患者的CPS1表达或其甲基化值与临床病理参数之间存在关联。在103例高等级胶质瘤患者中，IDH突变、MGMT启动子甲基化和1p/19q共缺失的无进展生存期(PFS)优于IDH野生型、MGMT未甲基化启动子和无1p19q共缺失。三阴性胶质瘤在高等级患者中比三阴性病例具有更好的PFS 。我们的研究表明上述基因的表达可能与胶质瘤的发生相关，可作为胶质瘤的潜在诊断和预后