金黄水母毒液诱导肿瘤细胞类凋亡死亡毒素蛋白的分离、结构和功能鉴定及其细胞毒性分子机制研究

Nematocyst venom from Chrysaora helvola Bradant jellyfish potently induced atypical apoptosis on human MCF-7 and CNE-2 cell lines, differing from other reported jellyfish venoms. The venom showed lectin-like property. It activated NHE1 and consequently induced immediately increasing in intracellular pH as well as uncoupling of mitochondrial oxidative phosphorylation. The cytotoxicity of the venom is confirmed to be mediated by ROS while showed little relationship with Ca2+. The venom also showed unique caspases-activation profile as well as noncausal increase of the relative content of Bid while little change in t-Bid/Bcl-2/Bax. One peptide toxin responsible for the cytotoxicity of venom has been separated. This project will apply different technologies, such as electron microscopy, peptide expression, pull down technology, proteomics, siRNA inferring and Western blot, to make clear of the structure and action mode of the toxin, as well as the cell death type and molecular mechanism underlying. This study will ascertain the potential of the toxin for drugs, and provide reference for overcoming multidrug resistance in tumor therapy.

金黄水母毒液显著诱导人鼻咽癌细胞CNE-2和乳腺导管癌细胞MCF-7类凋亡状死亡，有别于其它水母毒素诱导的坏死/溶胞。毒液表现出多种特有性质：1）类凝集素性质；2）能激活钠离子/质子交换蛋白并诱导胞内pH升高和氧化磷酸化解偶联。实验显示毒液细胞毒性为ROS调控的，而与钙离子无明显关联；并显示了独特的caspase激活谱和原因不明的Bid含量升高，而未检出t-Bid/Bcl-2/Bax含量变化。目前已获得其中所含蛋白毒素。拟结合电镜、多肽表达、相互作用蛋白捕获、蛋白质组、siRNA干扰和Western Blot等手段，明确该毒素的结构、与细胞作用的方式，及其诱导细胞死亡的类型和分子机制，探明该毒素的药用价值。毒素在诱导细胞碱化同时致肿瘤细胞死亡的机制对克服肿瘤多药耐药也有借鉴意义。

生物毒素是一类重要的药物或生物探针先导化合物。海洋生物毒素因海洋环境往往具有独特的功效。水母毒素是当前海洋生物毒素研究的热点之一。有毒水母种类繁多，其刺细胞毒液活性类型、强度和作用机制随品种不同差异显著。.项目研究了产于北部湾海域的金黄水母刺细胞毒液与鼻咽癌细胞株CNE-2的相互作用，发现该毒液可诱导细胞凋亡。在此基础上，项目结合离子交换色谱和分子量截留超滤对金黄水母刺细胞毒液进行了分离纯化，初步获得一种具备细胞毒性的毒素蛋白；并通过质谱对该毒素蛋白进行了初步鉴定。项目进一步在细胞和分子水平上对毒素蛋白诱导CNE-2肿瘤细胞株凋亡的机制途径进行了初步分析，毒素蛋白可能同时通过常见的Bid/caspase-3线粒体凋亡途径和线粒体AIF核易位凋亡途径诱导了肿瘤细胞株的死亡。最后项目采用全细胞蛋白质组和磷酸化蛋白质组学方法对毒素蛋白对CNE-2肿瘤细胞株的作用进行更为全面的分析，获得了更多的信息用于深入分析金黄水母毒素蛋白和鼻咽癌细胞株CNE-2相互作用的机制，为寻找新的肿瘤治疗靶点，以及探讨水母毒素蛋白成为肿瘤治疗药物先导化合物的可能性提供理论依据。