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目的沉默信息调节因子3(SIRT3)是线粒体的主要去乙酰化酶,作为线粒体质量控制(MQC)关键因子,参与调控线粒体蛋白机器中相关分子的修饰、招募、定位分布和互作,介导外源物诱导细胞毒性损伤和致癌过程转归(如抗肿瘤作用)。本课题组前期研究发现,环氧合酶2(COX-2)与线粒体动力相关蛋白1(Drp1)的线粒体定位分布所介导的线粒体蛋白互作机制参与外源物诱导细胞线粒体动态平衡,但线粒体COX-2(mito-COX-2)转位调控的翻译后修饰(PTMs)机制尚待阐明。本研究拟探讨SIRT3参与调节mito-COX-2去乙酰化和线粒体定位分布,及其与p-Drp1Ser616之间蛋白互作介导肝癌细胞线粒体关联性稳态和程序性细胞死亡(PCD,如凋亡)。方法选取人肝癌HepG2、MHCC97H细胞,给予植物化学物白藜芦醇(RSV)联合抗肿瘤药物顺铂(cDDP)处理建立线粒体分裂干预模型、和采用小干扰RNA(siSIRT3)敲低SIRT3表达干预模型进行体外试验;蛋白免疫印迹实验(WB)检测细胞中SIRT3、COX-2和p-Drp1Ser616表达水平;免疫荧光(IF)观察探针(MitoTracker)标记的线粒体形态、COX-2线粒体定位分布;邻位连接实验(PLA)检测COX-2与p-Drp1Ser616空间位置邻近;线粒体蛋白免疫共沉淀(Mito-IP)检测线粒体SIRT3与COX-2、Ac-lysine-COX-2与p-Drp1Ser616之间蛋白互作;WB检测细胞凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax和cleaved-Caspase-3水平,流式细胞术(FCM)检测细胞凋亡比例。结果①与对照组细胞相比,RSV处理组HepG2、MHCC97H细胞中SIRT3水平升高,COX-2和p-Drp1Ser616水平降低,呈剂量依赖性(P<0.05)。②与cDDP处理组相比,RSV联合cDDP干预组细胞中线粒体碎片化比例减少(P<0.05),mitoCOX-2定位分布减少(P<0.05),提示抑制mito-COX-2可减少线粒体分裂;COX-2与p-Drp1Ser616的PLA红色焦点信号增强(P<0.05),提示COX-2与p-Drp1Ser616蛋白空间位置邻近。③Mito-IP结果显示,与cDDP处理组相比,RSV联合cDDP干预组细胞中anti-SIRT3抗体拉下的线粒体蛋白复合物中SIRT3与COX-2蛋白增加,p-Drp1Ser616蛋白减少;而anti-COX-2抗体拉下的线粒体蛋白复合物中Ac-lysine-mitoCOX-2减少,且COX-2和p-Drp1Ser616蛋白均减少,进一步提示COX-2蛋白去乙酰化可抑制mito-COX-2与p-Drp1Ser616互作;④与cDDP处理组相比,RSV或siSIRT3联合cDDP干预组细胞中,肝癌细胞凋亡比例均增加(P<0.05),抗凋亡蛋白Bcl-2表达减少,促凋亡蛋白Bax和cleaved-Caspase-3表达均增加(P<0.05)。结论 SIRT3调节mito-COX-2蛋白质量控制介导线粒体动态依赖性肝癌细胞凋亡转归,与SIRT3调节COX-2去乙酰化修饰介导线粒体COX-2和p-Drp1Ser616蛋白互作机制相关;结果可为筛选线粒体动态相关蛋白质分子机器的生物标志、阐明其PTMs介导环境暴露诱导肝致癌过程的调控机制和靶向干预毒性转归提供依据。