恩波吡维铵增强膀胱肿瘤化疗敏感性的作用与分子机制研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang19890922
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基因组稳定性的维持对细胞存活和增殖至关重要。基因毒药物(如传统化疗药物)诱发细胞中DNA双链断裂(DSBs)被广泛用于临床肿瘤治疗。然而,发生DSBs的细胞会启动一系列复杂的DNA修复机制来应对DNA损伤,维持细胞基因组的相对稳定,这一过程即DNA损伤应答(DDR)。在DDR发生过程中,细胞内绝大多数基因表达下调,而参与DDR的众多因子能有选择地逃避DNA损伤介导的转录抑制,其mRNA稳定性明显增强。可见,降低DDR因子mRNA的稳定性是增强化疗药物药效的有效策略。细胞内特定mRNA的稳定性主要受RNA结合蛋白(RBPs)的调控。其中,HuR是目前研究最多、最重要的RBPs之一,其可与mRNAs直接结合,影响其翻转、降解和翻译等转录后过程。有研究表明,HuR胞质聚积参与调节细胞基因组稳定性,与膀胱癌病人的不良预后相关,我们因此推测抑制HuR介导的DDR发生将有助于增强传统化疗药物对膀胱癌细胞的杀伤作用。本研究发现在化疗药物刺激下,膀胱肿瘤细胞中HuR发生出核转运,胞质中HuR蛋白丰度明显升高,HuR敲除极大地增强化疗药物对膀胱癌细胞的杀伤作用。随后,本研究利用HuR报告系统进行药物筛选,发现临床抗蛲虫药物恩波吡维铵抑制含有HuR结合域的荧光素酶活性,并抑制短波紫外线激活的HuR下游基因的表达。进一步的免疫荧光和核质分离结果显示,恩波吡维铵剂量依赖地抑制HuR的胞质聚集,但其并不影响HuR蛋白总量。在机制研究上,一方面,恩波吡维铵特异性聚积于线粒体,并且能抑制细胞ATP的生成,激活AMPK(腺嘌呤核糖核苷酸依赖的蛋白激酶),增强核转运蛋白Importin α1与HuR的结合,促进HuR的入核转运。抑制AMPK活性或对Importin α1两个关键修饰位点进行失活突变,都致使恩波吡维铵不再对HuR定位产生影响;另一方面,恩波吡维铵剂量和时间依赖地维持细胞中Cdk1的活化状态,活化的Cdk1通过与HuR结合,阻止HuR出核转运。使用Cdk1的抑制剂,或对HuR S202位点进行点突变,都能逆转恩波吡维铵对HuR胞质定位的调控。由此可见,恩波吡维铵通过调节AMPK/Importin α1和Chk1/Cdk1两条途径,抑制化疗药物引发的HuR胞质聚积。为了验证HuR抑制剂对化疗药物的增敏作用,我们将恩波吡维铵同膀胱癌一线化疗药物(顺铂,阿霉素,长春新碱和奥沙利铂)联用,在不同剂量下比较其对细胞存活的影响。实验结果显示,恩波吡维铵与化疗药物表现出明显的药物协同效应(CI<1)。在药物剂量减半的情况下,恩波吡维铵极大地提高顺铂对膀胱癌细胞锚定非依赖生长的抑制作用。动物体内实验结果显示,与单一用药相比,恩波吡维铵和顺铂联用可以显著抑制病人来源的膀胱肿瘤的生长(P<0.001)。值得一提的是,恩波吡维铵加重化疗药物诱导的DNA双链断裂程度,即在药物组合处理的肿瘤细胞中,γH2AX S139磷酸化水平明显增加,提示该药物协同效应与DNA损伤应答相关。进一步研究结果显示,恩波吡维铵显著下调包括DNA连接酶LIG4和BRCA2在内的多种DNA修复基因的表达,最终导致过载性基因损伤和肿瘤细胞死亡。综上所述,本研究鉴定出临床药物恩波吡维铵是新型HuR抑制剂,并证实HuR通过直接调控LIG4和BRCA2参与DNA损伤应答,研究提示抑制HuR的出核转运将有助于克服肿瘤细胞对临床化疗药物的耐药性。
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