白藜芦醇诱导人皮肤鳞状细胞癌凋亡的蛋白质组学研究

罗佩谊 陈谨萍 李海翩

(广州市妇女儿童医疗中心 广州 510623)

白藜芦醇是一种非黄酮类多酚化合物,具有抗炎、抗氧化、保护心血管等作用,一直用于心血管病防治中。最近发现其具有抗癌作用,可以降低小鼠皮肤癌的发生[1],对胃癌、肺癌、白血病、肝癌、前列腺癌等多种肿瘤也有抑制作用[2]。发现其能够下调Survivin的表达、激活Caspase3活性、介导Fas/FasL信号通路诱导肿瘤细胞凋亡[3],但具体的分子机制目前还不明确。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 细胞与培养 人皮肤鳞状细胞癌细胞株SCL-1培养在含10%小牛血清RPMI 1640培养基中。

1.2 方法

1.2.1 MTT法检测细胞活性 不同浓度的白藜芦醇(0,25,50,100μM)处理细胞SCL-148h。然后加5mg/mL的MTT标记细胞,用酶标仪(波长570nm)测定各孔的A值。存活率%=(白藜芦醇处理A/空白对照组A)×100%。

1.2.2 流式细胞检测细胞凋亡 按Annexin V和PI双染色试剂盒进行,SCL-1细胞用50μM白藜芦醇处理48h,对照组用DMSO处理48h。用Annexin V和PI染色细胞,流式细胞仪定量分析细胞凋亡状况。

1.2.3 SILAC定量蛋白质组学标记 分别用12C6-Lysine和13C6-Lysine分别标记SCL-1细胞后,用50μg/mL的白藜芦醇处理13C6-Lysine标记的细胞48h,以DMSO处理12C6-Lysine标记的细胞为对照。收集细胞,用细胞裂解液裂解,收集上清液,BCA法测定蛋白质浓度。

图1 MTT实验证实白藜芦醇降低人皮肤鳞状细胞癌SCL-1细胞的存活率

1.2.4 溶液酶解 将上述2种蛋白质1∶1等量混合,按照胶内酶解法,用Trypsin蛋白酶进行酶解过夜,冷冻干燥获得酶解肽段。

1.2.5 SCX-LC-MS/MS质谱鉴定 将获得蛋白质酶解肽段用SCX-LC-MS/MS进行液质联用质谱鉴定,获得的谱峰用MAXQ uant软件进行蛋白质鉴定和定量分析,获得差异蛋白质分子。

2 结果

2.1 白藜芦醇抑制皮肤鳞状细胞癌细胞的活性

从图1可以发现随着浓度的升高,白藜芦醇对SCL-1细胞生长抑制作用越明显,细胞存活率与白藜芦醇浓度呈负相关,细胞的存活率从100%降为56.7%(50μg/mL)和38.1%(100μg/mL)。

2.2 白藜芦醇介导细胞凋亡

流式细胞术分析结果显示,当白藜芦醇浓度为50μg/mL时,凋亡细胞的数目总细胞总数目的37.3%,而DMSO对照组凋亡细胞只占2.80%,说明白藜芦醇介导了SCL-1细胞的凋亡(图2)。

2.3 白藜芦醇调控的差异蛋白质分子

总共鉴定了11个受白藜芦醇调控的差异蛋白质分子,包括上调的PPAN,PDCD11,TRIM10,HIF1A,BCLAF1,HSPA9,表达下调的MAFF,RAP2A,BAG1,HNRPLL,14-3-3。

3 讨论

图2 流式细胞术分析确定白藜芦醇能够诱导细胞凋亡

最早在1997年发现白藜芦醇能够降低小鼠皮肤癌的发生率。当前研究进一步发现白藜芦醇也可以抑制胃癌、结肠癌、肺癌等多种肿瘤的生长、诱导肿瘤细胞凋亡。本研究中,我们从细胞水平证实白藜芦醇能够抑制人皮肤鳞状细胞癌的活性,导致其发生凋亡。

我们第一次采用蛋白质组学策略,鉴定获得了11个新的受白藜芦醇调控的差异蛋白质分子,包括BAG1,PDCD11,BCLAF1,HSPA9,YWHAZ等5个已经证实与细胞凋亡密切相关的蛋白质分子,这与我们观察到的白藜芦醇介导皮肤癌细胞凋亡的生物学效应是一致的。

BCLAF1是一个调控Bcl-2基因转录的转录抑制因子,它的过表达能够诱导细胞凋亡。在本研究中我们发现白藜芦醇能够显著上调BCLAF1蛋白的表达水平,上调的BCLAF1从而转录抑制抗凋亡基因Bcl-2的表达,从而导致皮肤鳞状细胞癌细胞凋亡。

BAG1是一个抗凋亡蛋白质分子,能够与Bcl-2家族蛋白结合调控细胞凋亡生物学过程。本研究发现白藜芦醇下调抗凋亡蛋白BAG1的表达水平,从而有助于细胞凋亡的发生。同时也发现另一个细胞凋亡调控蛋白PDCD11的表达水平在白藜芦醇作用下上调。PDCD11是一个转录因子NFκB结合蛋白,研究发现PDCD11能够调控FasL的转录,从而介导细胞凋亡。在前期研究中发现白藜芦醇可以调控Fas/FasL凋亡通路介导介导细胞凋亡[4]。在本研究中,我们进一步发现白藜芦醇通过上调PDCD11的表达而激活Fas/FasL凋亡通路,从而阐明了白藜芦醇激活Fas/FasL凋亡通路的原因。

14－3－3zeta/delta是一个抗凋亡因子,在多个通路和环节与一些蛋白质分子相互作用,抑制凋亡的发生。其能够与一些凋亡相关蛋白,如Bad,Bax结合,抑制这些凋亡相关蛋白的亚细胞定位,参与细胞凋亡的调控。目前研究发现香胶甾酮介导头颈部肿瘤的凋亡,主要是抑制14－3－3zeta蛋白的表达而发生作用,建议其可能是香胶甾酮的一个药物靶标[5]。我们发现白藜芦醇也能够下调14－3－3zeta/delta蛋白的表达,意味着14－3－3zeta/delta也可能是白藜芦醇介导细胞凋亡的一个靶标分子。

11个新的受白藜芦醇调控的差异蛋白质分子的鉴定,为我们深入理解白藜芦醇抗肿瘤的分子机理提供了依据和线索,有助于我们深入白藜芦醇的作用机制。

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[4]Lacana E,D'Adamio L.Nat Med[J].1999,5(5):542～547.

[5]Macha MA,Matta A,Chauhan S,et al.BMC Cancer[J].2010,10:655.