利用小分子化合物Z36研究细胞自噬性死亡的信号转导网络

特异性地使肿瘤细胞发生程序性死亡是肿瘤治疗中的一个重要策略。细胞程序性死亡主要分为细胞凋亡、细胞自噬性死亡，以及程序性坏死等。细胞自噬性死亡是指在细胞死亡过程中不发生染色质凝聚，但细胞内出现大量的自噬空泡。近年的研究发现，诱导肿瘤细胞发生自噬性死亡能够抑制耐受凋亡的肿瘤细胞的生长和转化，其在肿瘤抑制过程中也起着重要的作用。目前，肿瘤细胞细胞在应激条件下发生自噬性死亡其机制并不清楚。我们在国际上首次发现和报道了一个新的靶向Bcl-2和Bcl-xL的小分子化合物Z36能够导致细胞发生过度自噬，从而引发自噬性死亡，但却不引起细胞凋亡，即特异性诱导自噬性死亡。这使得我们可以利用小分子探针Z36研究调控肿瘤细胞发生自噬性死亡，抑制肿瘤细胞生长的信号转导网络和蛋白相互作用的分子机制和结构基础。该研究问题是目前自噬领域未阐明的重要问题。该研究将为肿瘤治疗提供合理的理论和实验依据，对临床肿瘤治疗提供参考。

Bcl-2/Bcl-XL是调控细胞自噬和死亡途径的重要蛋白。我们利用核磁共振技术，依据Bcl-2/Bcl-XL的结构设计了两种Bcl-2/Bcl-XL小分子抑制剂Z18和Z36。我们发现Z18和Z36可以诱导细胞发生一种不同于凋亡和坏死形式的死亡，并伴随自噬的发生且在细胞质内形成大量空泡。利用siRNA敲低Beclin 1表达水平或加入PI3K抑制剂3-MA不能抑制Z18导致的自噬，表明Z18引起的自噬是一种非经典的自噬途径。用透射电子显微镜观察，我们发现Z18和Z36诱导细胞自噬时生成的自噬泡显著大于rapamycin或饥饿所诱导产生的自噬泡，表明它们引起的自噬与经典的自噬有明显的区别。为研究Z18和Z36导致细胞自噬和死亡的原因，我们利用RNA-seq技术检测了Z18和Z36导致的HeLa细胞转录组的变化情况。其中，差异表达的基因涉及到脂类代谢、细胞粘附、p53和MAPK信号通路等生理过程。一些细胞压力相关基因如GDF15、KLHL24、CDKN1A、NUPR1、 CREBRF等显著上调。利用细胞培养稳定同位素标记技术(SILAC)，结合高分辨LC-MS/MS质谱技术，进行蛋白质组学分析，结果显示包括p38、HO-1在内的一些蛋白在Z36作用下表达量增加，可能起到应急保护细胞的作用，并参与调节自噬性死亡。这些结果为我们进一步的研究提供了靶点。有助于我们发现调控自噬和死亡途径的重要基因并阐明其功能，深入理解Z18和Z36导致细胞发生自噬和死亡的生理机制。