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目的:利用抗菌肽数据库人工设计合成新型防御素类杂合肽,并研究新型肽对肿瘤细胞的抗肿瘤作用及作用机制,为临床发现疗效更高、毒性更小的抗肿瘤新药提供指导。 方法:1.利用抗菌肽数据库筛选出具有抗肿瘤作用的人LL-37、HNP-1、蛙皮素Maximin1和Dermaseptin-B2抗菌肽,经Genbank、DNASTAR生物信息学软件分析,选取结构合理、理论上活性最佳的抗菌肽氨基酸序列并进行个别氨基酸的置换,增加抗菌肽的静电荷数,合成新型的杂合抗菌肽。 2.采用ProtParam、Antheprot软件和chembio office2008分析新型防御素类杂合肽的理论等电点、亲水性、不稳定性等性质,并对肽的二级结构进行预测模拟。 3.用不同浓度的新型防御素类杂合肽处理人肺癌细胞(A549)、人结肠癌细胞(THC8307)、嗜铬神经细胞瘤(PC12),分别作用24h、48h后终止刺激,采用实时阻抗细胞分析技术(RTCA)实时监测细胞活力状况,MTT法检测细胞毒性。 4.取一条新型防御素类杂合肽(5号肽)处理人结肠癌细胞(THC8307),研究其抗肿瘤的作用机制,采用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察与细胞的亲和能力,流式细胞术检测细胞周期和细胞凋亡情况,蛋白质免疫印迹法(WB)检测细胞相关凋亡蛋白的表达含量变化。 结果:1.设计合成了5条新型防御素类杂合肽。 2.5条新型防御素类杂合肽的基本性质及参数均符合高效抗菌肽的特性,抗菌肽序列由30多个氨基酸组成缩减至17或18个氨基酸,有效降低了抗菌肽的合成成本。 3.通过实时阻抗细胞分析技术(RTCA)观测发现新型防御素类杂合肽处理肿瘤细胞后细胞生长指数明显下降;MTT法检测发现其能有效抑制细胞增殖水平且呈剂量依赖性。 4.荧光染料FITC标记的新型防御素类杂合肽处理人结肠癌细胞(THC8307)24h,激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)下观察显示杂合肽成功进入细胞内;流式细胞术检测探究新型防御素类杂合肽对人结肠癌细胞的作用机制,抗菌肽处理组细胞早期凋亡和晚期凋亡细胞明显增高,单倍体G0/G1期细胞百分率明显下降,而处于S期细胞百分率相应增高(P<0.05),但抗菌肽+广谱caspase酶抑制剂处理组细胞凋亡情况同对照组差异不明显(P>0.05)。表明新型防御素类杂合肽抑制细胞向双倍体G2/M期分裂期发展分化,遏制细胞停留在S期,从而抑制肿瘤细胞恶性增生;蛋白质免疫印迹法(WB)检测细胞蛋白水平,抗菌肽处理组细胞caspase8、9,Active caspase3蛋白含量增加,而Pro capase3,Bcl-2蛋白含量相应减少,表明新型防御素类杂合肽主要通过诱导细胞发生凋亡来发挥抗肿瘤作用的。 结论:成功设计合成了具有抗肿瘤活性的新型防御素类杂合肽,其抗肿瘤作用研究表明新型防御素类杂合肽有效降低了肿瘤细胞的活性;进一步研究表明新型防御素类杂合肽可以通过细胞周期阻滞、诱导细胞凋亡、抑制细胞增殖来发挥抗肿瘤作用,将有望应用于肿瘤疾病的治疗,为临床抗肿瘤药物研发提供新的线索与方向。