Grifolin通过DNMT1调节鼻咽癌细胞糖酵解及线粒体氧化磷酸化机制研究

发布时间：2017-10-26 21:41

  本文关键词：Grifolin通过DNMT1调节鼻咽癌细胞糖酵解及线粒体氧化磷酸化机制研究

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【摘要】：新陈代谢是生物体内经历的一切化学变化的总称,是生物体表现其生命活动的重要特征之一。葡萄糖的分解代谢合成ATP是为机体提供能量的主要方式。在有氧条件下葡萄糖分解成丙酮酸后进入三羧酸循环通过氧化磷酸化方式大量产能,而在低氧或缺氧条件下葡萄糖分解成丙酮酸,丙酮酸还原生成乳酸继而完成葡萄糖分解代谢并少量产能,这一低效的产能方式被称为糖酵解。 异常的能量代谢是肿瘤细胞的主要特征也是肿瘤发生发展中的关键因素,通常表现为在有氧条件下,肿瘤细胞依然选择糖酵解的方式进行产能,这一特殊的产能方式被称为有氧糖酵解。 研究表明,肿瘤的有氧糖酵解产能方式与糖酵解途径异常激活及与线粒体损伤密切相关。抑癌基因PTEN的甲基化沉默在糖酵解途径的异常激活中具有重要作用。同时,表观遗传学研究表明,肿瘤中mtDNA的异常甲基化是线粒体功能缺失的重要机制。因此,DNA甲基化这一表观遗传调控方式在肿瘤能量代谢中可以通过不同机制发挥重要效应。 DNA甲基化主要由DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases, DNMTs)家族催化调控。DNMTs通过催化S-腺苷甲硫氨酸(Sadenosyl-methionine, SAM)提供的甲基转移到胞嘧啶中第5位碳原子上,将5’胞嘧啶转变为5’甲基胞嘧啶(5'methylcytosine,5mC)实现DNA甲基化作用。在正常情况下DNMTs通过影响基因组DNA甲基化维持基因组的稳定和完整性,并确保基因有序适时表达。DNMTs突变和异常活化出现在多种肿瘤中,受到多种机制调控,在肿瘤发生发展中具有十分重要的意义。研究发现DNMT1, DNMT3a/3b均可移位到线粒体,参与mtDNA的转录水平调控。DNMT1的线粒体移位受到NRF1的调控,而NRF1的活化受到细胞ROS水平调控,因此,细胞ROS水平升高可能是导致DNMT1线粒体移位的关键因素。mtDNMT1的异常高表达导致线粒体复合物关键基因部分甲基化沉默失活。肿瘤的表观遗传改变是肿瘤发生发展的重要机制,其中DNMT1的高表达成为导致肿瘤TSGs高频甲基化沉默失活的重要原因。 随着DNMTs在肿瘤发生发展中重要性的突显,一类可靶向DNMTs的抑制剂受到关注。5-azacytidine (5-Aza-CR)和5-aza-2-deoxycytidine (5-Aza-dC)是2005年FDA批准的表观遗传学临床试验用药,主要的作用方式是共价结合方式诱捕DNMT1,达到阻止其活性的作用。而后,EGCG,咖啡多酚、金雀异黄素、萝卜硫素等天然来源的化合物先后被证实具有DNMTs抑制剂的效应。 grifolin是来自高等真菌地花菌子实体次生代谢产物分离提取所得的天然小分子化合物,具有法基尼酚类结构。我室前期研究中证实其具有广谱抗肿瘤作用,可诱导肿瘤凋亡和细胞周期阻滞及抑制肿瘤侵袭转移,明确了其靶标为ERK1/2,证实grifolin是一种新型的抗肿瘤先导化合物。我们通过生物信息学分析发现ERK1/2的下游靶分子Elk-1在DNMT1启动子区存在结合位点,Elk-1对DNMT1具有转录活化作用。 本研究以鼻咽癌细胞CNE1/CNE1-LMP1为模型,探讨了grifolin抑制DNMT1转录活性和蛋白表达,致使甲基化沉默失活的抑癌基因PTEN恢复转录和蛋白表达水平,并通过降低Akt磷酸化,从而抑制鼻咽癌细胞的糖酵解。另外,grifolin通过降低鼻咽癌细胞ROS水平,下调氧化应激反应因子NRF1的二聚体的表达,抑制DNMT1的线粒体移位,恢复mtDNA的转录和线粒体复合物活性,从而促进了线粒体氧化磷酸化功能。 本研究发现了grifolin调节DNMT1的新功能及新机制,为grifolin作为肿瘤异常甲基化抑制剂在表观遗传治疗应用中提供了新的实验证据。
【关键词】：grifolin 鼻咽癌 糖酵解 氧化磷酸化 DNA甲基转移酶1 PTEN 线粒体DNA
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R739.63
【目录】：

• 基金资助4-5
• 摘要5-8
• Abstract8-11
• 目录11-13
• 英文缩写注解13-15
• 第一部分 grifolin抑制DNMT1调控鼻咽癌细胞糖酵解15-45
• 1 前言15-30
• 2 材料与方法30-36
• 2.1 材料30-32
• 2.2 主要方法和实验原理32-36
• 3 实验结果36-43
• 3.1 grifolin抑制鼻咽癌细胞CNE1/CNE1-LMP1细胞增殖36-37
• 3.2 grifolin下调鼻咽癌细胞系中DNMT1表达37
• 3.3 grifolin通过抑制DNMT1恢复PTEN转录活化37-38
• 3.4 grifolin活化PTEN抑制Akt磷酸化38-39
• 3.5 grifolin通过抑制PI3K/Akt信号通路抑制肿瘤细胞糖酵解39-42
• 3.6 grifolin通过ERK1/2-Elk1通路抑制DNMT1基因转录活化42-43
• 4 小结43-45
• 第二部分 grifolin抑制DNMT1调节鼻咽癌细胞线粒体功能45-64
• 1 前言45-49
• 2 材料与方法49-53
• 2.1 材料49-51
• 2.2 主要方法和实验原理51-53
• 3 实验结果53-63
• 3.1 grifolin下调鼻咽癌细胞ROS水平53-54
• 3.2 grifolin下调鼻咽癌细胞ROS水平抑制NRF1活化二聚体形成54-55
• 3.3 grifolin抑制鼻咽癌细胞DNMT1线粒体移位55-56
• 3.4 甲基化特异性PCR检测grifolin对鼻咽癌细胞线粒体调控区域(D-loop)甲基化影响56-57
• 3.5 grifolin恢复鼻咽癌细胞线粒体复合物关键蛋白的表达57-58
• 3.6 grifolin恢复鼻咽癌细胞线粒体氧化磷酸化功能58-63
• 4 小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-75
• 综述75-84
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间主要研究成果84-85
• 致谢85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 易红梅;任彩萍;彭丹;周亮;李辉;姚开泰;;鼻咽癌组织中GNAT1基因的表达、杂合性丢失及甲基化分析[J];癌症;2007年01期

2 Dora L.Kwong;;Tumor suppressor genes on frequently deleted chromosome 3p in nasopharyngeal carcinoma[J];癌症;2012年05期

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本文编号：1100572