【摘 要】
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目的:从传统中药中寻找生物活性成分及先导化合物一直以来都被认为是药物研究与开发的重要途径。通过前期对藤黄属植物中抗癌活性的筛选研究,我们发现从大苞藤黄中分离得到的笼状酮类Neobractatin(NBT),有较强的抑制癌细胞增殖、调节细胞自噬的药理活性,但是其调控细胞生长的作用机理尚不明确。本课题拟利用核糖核酸测序技术(RNA Seq),通过一系列生物信息学相关的分析对NBT抗增殖的作用及机制进行
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目(No.81773951):云南藤黄中OC通过靶向HSP70和TFEB调控自噬的机制研究; 国家自然科学基金青年科学基金项目(No.81602990): 岭南山竹子中活性提取化合物的合成,结构修饰及抗EV71病毒研究;
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目的:从传统中药中寻找生物活性成分及先导化合物一直以来都被认为是药物研究与开发的重要途径。通过前期对藤黄属植物中抗癌活性的筛选研究,我们发现从大苞藤黄中分离得到的笼状酮类Neobractatin(NBT),有较强的抑制癌细胞增殖、调节细胞自噬的药理活性,但是其调控细胞生长的作用机理尚不明确。本课题拟利用核糖核酸测序技术(RNA Seq),通过一系列生物信息学相关的分析对NBT抗增殖的作用及机制进行全面而深入的探究。方法:通过转录组学的分析,比较NBT在癌细胞中造成的m RNA表达水平的差异以及RNA剪切转录本的变化。使用RNA免疫共沉淀测序寻找与RNA结合蛋白CELF6有直接结合的RNA序列。运用生物信息学相关工具对测序数据进行处理,包括基因注释(Gene ontology,GO)与作用通路(KEGG)数据库的使用,基因富集(GSEA)与r MATS剪切分析等。使用LINCSCLOUD数据库预测NBT潜在临床应用性。采用慢病毒感染目的细胞构建CELF6稳定高表达的细胞株;使用细胞周期同步化及流式细胞术考察NBT或CELF6对细胞周期的调控作用。相关细胞实验包括实时定量PCR,蛋白免疫印迹法,免疫荧光技术,荧光素酶报告基因实验,SYBR Green以及MTT等。构建裸鼠皮下移植瘤模型,腹腔注射给药,通过对裸鼠体重以及肿瘤大小的检测,结合免疫组化法对肿瘤样本的分析,考察NBT抗癌的体内药理活性。结果:NBT能够同时调控细胞周期因子E2F1以及GADD45a,致使同步化的He La细胞出现G1/S以及G2/M期的双阻滞。对应的体内动物实验结果表明NBT能显著抑制小鼠皮下瘤的生长,且未造成明显体内毒性。LINCS分析显示,NBT造成的癌细胞转录本的特征变化与临床白血病用药高三尖杉酯碱(Homoharringtonine,HHT)有近70%的相似性,进一步体内外实验结果显示,NBT与HHT都能不同程度地抑制白血病细胞K562的生长,提示NBT可能是临床白血病治疗中有待开发和优化的小分子化合物。有趣的是,生物信息学的分析显示NBT能够上调RNA结合蛋白CELF6,且通过后续的实验研究发现,CELF6的上调能够延缓细胞周期的进程,抑制癌细胞增殖以及克隆的形成。RNA免疫共沉淀测序的结果表明,与CELF6有直接结合作用的RNA序列很多都参与细胞周期的调节,包括CCND1(cyclin D1),CDK6等。进一步的结果揭示,NBT所引起的CELF6的上调导致cyclin D1的蛋白稳定性下降,合成受到抑制,同时,间接上调p21的蛋白表达水平,继而诱导体外细胞周期阻滞。通过对NBT作用机制的研究及数据分析,我们为CELF6在抗癌方面所发挥的作用提供了新的科学依据。结论:NBT通过调节细胞周期相关因子E2F1,GADD45a以及CELF6诱导细胞周期G1/S以及G2/M的双阻滞。体内外研究结果显示NBT具有潜在抗白血病的临床应用价值。
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