凝集素诱导肿瘤细胞程序性死亡的分子机制

采用肿瘤细胞培养、激光共聚焦显微镜观察亚细胞定位以及信号通路蛋白抑制剂、免疫印迹法和RNAi等技术分析两种典型的甘露糖结合的凝集素:伴刀豆球蛋白(ConA)和玉竹凝集素诱导肿瘤细胞程序性死亡作用。研究凝集素在细胞表面和内部的分布与结合情况。基因芯片动态检测分析并结合凝集素亲和定量蛋白组技术，鉴定与凝集素结合的配体以及凝集素作用前后的肿瘤细胞差异表达蛋白谱和基因表达谱，分析与凝集素诱导凋亡相关的信号传导通路以及相关的蛋白相互作用；基于自主构建的肿瘤细胞程序性死亡的蛋白相互作用全局网络，整合上述实验数据，构建两种凝集素抗肿瘤活性相关的蛋白质相互作用网络。揭示典型甘露糖凝集素与肿瘤细胞内相关蛋白质相互作用的规律和信号转导途径，阐明其抑制肿瘤细胞增殖的分子机制，为今后的进一步研究其作为潜在的蛋白多肽药物打下基础。

以豆科凝集素ConA、雪花莲相关凝集素家族玉竹凝集素POL这两种典型甘露糖结合凝集素诱导肿瘤细胞程序性死亡（PCD）为切入点，结合黄精凝集素和豆科苦参凝集素，研究凝集素在细胞表面和内部的分布与结合情况，发现凝集素可与细胞表面的受体结合，同时以通过内吞作用进入细胞内，优先结合到线粒体，分布于线粒体、内质网、溶酶体、高尔基和细胞核等处。 利用亲和层析结合双向电泳及质谱分析鉴定凝集素相关结合蛋白/受体， 发现凝集素可以结合EGFR、TNFR1、TGFR、肿瘤抑制蛋白P53、P21、P38、热休克蛋白Hsp(90,70,60)等蛋白。基因芯片结合定量蛋白组技术分析凝集素诱导凋亡相关的信号传导通路及相关蛋白，并选择豆科植物凝集素苦参凝集素（SFL）和伴刀豆球蛋白凝集素（ConA）抗肿瘤活性及诱导肿瘤细胞凋亡的机理研究，在ConA诱导的MCF7细胞凋亡与自噬中，通过增加subG1期比例，并诱导G2/M期细胞周期阻滞， caspase-3和caspase-9表达上调，释放出cyctC，同时Bax和Bid表达上调， 而Bcl-2 and Bcl -XL下调。此外ConA还通过下调NF-κB、ERK和JNK的表达，及上调p53和p21的表达。SFL引发NF-κB和ERK表达量的减少和p53表达量的增加。 还通过上调p21的表达量和下调CDK1和CDK2表达量来诱发G2/M期细胞周期阻滞。研究雪花莲相关凝集素家族玉竹凝集素POL在非小细胞肺癌A549细胞G2/M周期阻滞以及凋亡自噬的分子机制，发现Akt蛋白在玉竹凝集素诱导的凋亡自噬过程中的分子开关作用。玉竹凝集素诱导细胞凋亡通过抑制Akt-NF-κB通路，诱导自噬通过抑制Akt-mTOR通路， Akt蛋白在玉竹凝集素诱导的凋亡和自噬过程中可能扮演分子开关的作用。研究发现，雪花莲凝集素家族的黄精凝集素（PCL）可以通过死亡受体途径和线粒体途径诱导A549细胞凋亡与自噬，同时以时间依赖的方式显著增加TNF-α在A549细胞中的水平。进一步研究发现其通过ROS介导的MAPK 和 NF-κB信号通路诱导A549细胞凋亡和自噬。基于已有实验结果，基于自主构建的肿瘤细胞程序性死亡的蛋白相互作用全局网络，整合上述实验数据，构建了凝集素诱导肿瘤细胞程序性死亡（PCD）相关信号通路的蛋白质相互作用网络。