土贝母皂苷甲调控内质网应激及其生长途径到凋亡途径的转变

Tubeimoside I (TBMS1) is the main active chemical in Chinese Herb Medicine "Tu Bei Mu" with anticancer potential. In the previous study, based on the 2DE-based proteomics, we detected the changed protein profiles after administration of TBMS1 and found that TBMS1 executed cancer cell death through ROS-related mitochondrial dysfunction and Ca2+ regulated ER stress pathway. Especially, the phosphorylation of ER sensor-PERK and its downstream molecule eIF2αand the expression of CHOP and caspase-12 are related to the TBMS1-mediated apoptosis. On the basis of these results, the current study will combine the quantitative phosphoproteomic approach and bioinfomatic strategies to deeply reveal TBMS1-regulated and ER stress-related signaling pathways and explain how ER stress pathway switching from survival to death. Our investigation will provide valuable information and an effective strategy for drug development from Chinese Herbal Medicine.

前期研究结果表明ROS-线粒体系统和Ca2+-内质网系统在土贝母皂苷甲（TBMS1）诱导的肿瘤细胞凋亡过程中起重要作用。且内质网感应元件PERK及其下游分子eIF2α的磷酸化水平以及Caspase-12的活化与TBMS1介导的肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤细胞增殖紧密相关。本项目结合定量磷酸化蛋白质组学技术和生物信息学方法致力于明确内质网应激从促生长途径转变为凋亡途径的关键环节，探讨TBMS1内质网应激相关的抗肿瘤作用机制。本课题所运用的技术和实验结果可作为筛选TBMS1抗肿瘤协同作用分子的基础，同时也为研究类似天然产物活性提取物作用机理提供思路和研究手段。

本项目旨在利用定量蛋白质组学平台研究化合物的抗肿瘤作用机制，土贝母皂苷甲（Tubeimoside I，TBMS1）和UDCA衍生物（U12）两个化合物分别利用细胞培养稳定同位素标记技术(SILAC)和基于凝胶的定量蛋白质组学技术，联合生物信息学在线分析工具和预测软件推测可能的药物作用机制，并最终通过分子生物学验证。.前期研究结果表明ROS-线粒体系统和Ca2+-内质网系统在TBMS1诱导的肿瘤细胞凋亡过程中起重要作用。本课题首先通过SILAC定量蛋白质组学技术发现TBMS1作用于肿瘤细胞早期肿瘤细胞蛋白质谱的改变；进一步利用DAVID和STRING两个在线分析工具我们发现有29个核糖体相关蛋白上调，这一结果使我们推测TBMS1抗肿瘤作用机制首先是引起了核仁应激，导致核糖体功能的异常，接下来引起后续线粒体和内质网应激。为了进一步验证，我们选取核仁应激反应的下游因子p53，mTOR和NF-κB，并验证这三条通路参与了TBMS1诱导的NCI-H460细胞凋亡。.另外，利用定量蛋白质组学平台我们还研究了UDCA衍生物U12的抗肝癌作用机制。首先我们利用酯化、醚化、乙酰化以及氧化等方法对 UDCA 进行结构修饰，得到了20个UDCA衍生物，并从中筛选出相对高效低毒的治疗肝癌的先导化合物U12。接下来我们利用Metadrug 软件预测结合基于凝胶电泳的定量蛋白质组学方法,发现调控细胞周期相关通路尤其是细胞周期G1期相关因子可能参与了U12的活性效应。分子生物学方法进一步验证,U12抑制了mTOR/S6K1/cyclin&CDK 信号转导通路。同时，肝癌细胞的裸鼠移植瘤实验研究显示， U12 在 250 mg/kg 浓度条件下具有良好的抑制肿瘤体内生长效果，且与阳性对照组（5-氟尿嘧啶）比较，没有明显毒性反应，因此U12有望成为新的治疗肝癌的先导化合物。.本项目运用定量蛋白质组学技术结合生物信息学分析的方法，从组学的角度发现和探讨化合物作用后细胞后整体蛋白质谱的改变，以及这些改变所涉及的可能的信号转导通路，并且最终通过分子生物学等技术方法去验证。这种研究技术路线有利于我们扩展研究思路，并且为我们今后类似的研究奠定了坚实的基础。