新颖Hsp90抑制剂MED诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制

本课题组前期从海洋红树植物内生菌中,分离鉴定了结构独特、具有很强抗肿瘤活性的一种新型的Hsp90抑制剂-MED。研究发现该抑制剂能够诱导肿瘤细胞凋亡且不属于已知抑制剂的结构类型。基于Hsp90做为抗肿瘤药物靶点的重要性，以及MED结构的新颖性，本项目拟开展以下研究:①通过微量热、蛋白质结晶等方法研究MED与Hsp90的相互作用，明确二者的结合特性。②运用蛋白印迹、实时荧光定量PCR以及免疫共沉淀等技术，研究MED对Hsp90及其客户蛋白(Raf-1、Akt等)表达的影响，确定与之相关的凋亡信号通路。③采用流式细胞术和免疫染色等方法对MED诱导的凋亡途径进行分析。从分子和细胞水平揭示Hsp90介导的结构新颖的Hsp90 抑制剂MED,诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制。为指导Hsp90抑制剂MED的结构优化,为开发具有自主知识产权的抗肿瘤新药奠定基础。同时为研究其它抑制剂的分子作用机制提供研究思路。

项目组前期从海洋红树植物内生菌中,分离鉴定了结构独特、具有很强抗肿瘤活性的一种新型的Hsp90抑制剂-Mycoepoxydiene (MED)。研究发现该抑制剂能够诱导肿瘤细胞凋亡且不属于已知抑制剂的结构类型。基于Hsp90作为抗肿瘤药物靶点的重要性，以及MED结构的新颖性，本项目开展以下研究 ①通过体外蛋白质与小分子相互作用的方法研究MED与Hsp90的相互作用，明确二者的结合特性。②研究MED对Hsp90及其客户蛋白(Raf-1、Akt等)表达的影响，确定与之相关的凋亡信号通路。③采用流式细胞术和免疫染色等方法对MED诱导的凋亡途径进行分析。经过近三年的研究，完成了项目的计划内容，得到以下重要结果 ①MED以混合型抑制剂的作用方式与Hsp90结合并抑制Hsp90的功能。②MED在不同肿瘤细胞株中，具有升高 Hsp70的表达，并且对重要客户蛋白质如 Akt, IKK等具有不同程度的降解作用。确定了MED通过调控与细胞增殖相关同时又是客户蛋白质参与的重要信号通路（Akt下游的Akt-Bad促进细胞增殖的信号通路以及IKK-NF-κB，Raf-1-MEK-ERK信号通路）。MED抑制Akt/Bad信号通路的激活；MED下调IKK，抑制TNF-α/NF-κB信号通路。③MED通过下调Hsp90客户蛋白IKK的表达，引起Hsp90-IKK复合体分离，从而抑制TNF-α诱导的NF-κB信号通路的激活；MED过度激活ERK信号通路引起HeLa细胞周期停滞。不仅如此我们发现并证明了重要激酶AMPK是Hsp90的客户蛋白。MED通过影响AMPK及其下游蛋白质从而影响肿瘤细胞的代谢。由于AMPK和Hsp90都是与细胞自噬等有关的重要蛋白质，我们通过电镜和免疫荧光染色等方法表明Hsp90的小分子抑制剂对细胞的自噬具有不同程度的影响。裸鼠移植瘤实验表明MED具有作为抗肿瘤药物的潜力。我们从分子和细胞水平揭示了Hsp90 抑制剂MED诱导肿瘤细胞凋亡的分子机制。为指导Hsp90抑制剂MED的结构优化,为开发具有自主知识产权的抗肿瘤新药奠定基础。同时为研究其它抑制剂的分子作用机制提供研究思路。AMPK是Hsp90的客户蛋白质的发现，为基于二者相互作用的抑制剂的筛选以及肿瘤能量代谢的调控奠定了基础。