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目的: B19是我们前期研究中发现的单羰基姜黄素类似物,对多种肿瘤细胞具有抑制活性,主要通过激活内质网应激来诱导肿瘤细胞凋亡。但它的直接作用靶点尚不明确,它对胃癌的作用也尚无报道。活性氧簇(ROS)作为化学活性分子在机体中发挥着重要的作用,过多地增加ROS的产生会引起细胞脂质氧化、DNA损伤,最终诱导细胞凋亡。TrxR1是调节 ROS的重要蛋白酶,我们前期研究发现其在人胃癌组织中高表达。同时,前期研究还发现B19在胃癌细胞中能够明显诱导凋亡、上调ROS水平,并伴随着对TrxR1活性的抑制。因此,我们推测B19可能是通过靶向TrxR1来上调ROS水平,发挥抗胃癌作用。本实验的目的就是确证TrxR1为B19的直接作用靶点,阐明B19抗胃癌的分子机制,同时为TrxR1作为胃癌治疗的新靶点提供理论依据 方法: 通过表面等离子共振(SPR)实验验证B19与人TrxR1蛋白体外相互作用。再利用分子对接模拟技术(Molecular docking simulation)寻找TrxR1与B19的结合位点。再进一步利用DTNB还原法和胰岛素终点法分别测定了B19对人TrxR1蛋白以及胃癌细胞株中TrxR1的活性抑制作用。通过流式细胞仪利用ROS探针(DCFH-DA)检测 B19处理后人胃癌细胞株SGC-7901,BGC-823和KATO-III中的相应ROS的水平。用MTT法、细胞凋亡检测试剂盒和细胞周期检测试剂盒检测B19对人胃癌细胞株SGC-7901,BGC-823和KATO-III的抑制活性,并验证ROS在其中的作用。并利用Western blot和免疫荧光法检测B19作用后胃癌细胞内与ROS密切相关的内质网和线粒体凋亡通路的相关蛋白变化。并进一步使用电镜直接观察B19作用后胃癌细胞内的线粒体和内质网形态改变。最后用裸鼠皮下移植瘤模型验证B19的抗胃癌活性,并进一步检测给药后移植瘤内TrxR1活性以及其它相关指标的变化。 结果: 表面等离子共振(SPR)实验显示B19能够与TrxR1发生直接相互作用。分子对接模显示B19可以和人TrxR1蛋白活性中心Cys-498侧链形成共价结合,中间连接链羰基上的氧原子可以和W407侧链形成较多的氢键作用。DTNB还原法和胰岛素终点法实验显示B19可以浓度依赖性地抑制TrxR1蛋白的还原酶活性。我们利用ROS探针发现B19可以时间依赖地和浓度依赖地上升胃癌细胞内的ROS水平,并且ROS清除剂(NAC)可以基本逆转ROS的上升。MTT实验、细胞凋亡实验和细胞周期实验显示B19可以浓度依赖地抑制人胃癌细胞(SGC-7901,BGC-823和KATO-III)的增殖,诱导G2/M阻滞和诱导细胞凋亡。Western Blot、免疫荧光实验和电镜结果显示 B19可以时间依赖地和浓度依赖地激活内质网应激相关蛋白(ATF4、CHOP、p-eIF2α和p-PERK)和降低细胞内Bcl-2/Bax蛋白比例,降低线粒体膜电位电势,进一步引起内质网和线粒体肿胀,而且ROS清除剂(NAC)可以基本逆转上述效果。动物实验显示B19具有良好的抗胃癌活性,而且较大剂量的B19对小鼠无明显毒性。动物实验更进一步发现B19抑制移植瘤内 TrxR1蛋白酶活性,并激活内质网应激和线粒体紊乱信号通路相关蛋白。 结论: TrxR1蛋白在胃癌组织中较其癌旁组织明显高表达,可以作为治疗胃癌的潜在靶点。单羰基姜黄素类似物B19通过靶向抑制TrxR1蛋白还原酶活性,上升肿瘤细胞内 ROS水平,发挥抗胃癌活性。B19上升肿瘤细胞内ROS水平后,细胞内过多的ROS激活下游内质网应激信号通路相关蛋白(ATF4、CHOP、p-eIF2α和p-PERK)和引起线粒体功能紊乱,并最终激活下游Caspase系统诱导细胞凋亡。综上所述,TrxR1蛋白是治疗胃癌的有效靶点,而且单羰基姜黄素类似物B19是一个很有前景的具有靶向抗肿瘤作用的TrxR1抑制剂。