天然化合物Hedgehog信号通路抑制剂的筛选与机制研究

• 作 者: 江世友
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 信号通路 抑制剂 基底细胞癌 临床治疗 环肽分子 天然化合物

Hedgehog(Hh)信号通路在胚胎发育和癌症中都发挥重要作用，异常激活Hh信号通路会导致全身很多癌症、的形成和发展，尤其是基底细胞癌和髓母细胞瘤。基于Hh信号通路的靶向抗癌药的研发在过去的十多年间取得了巨大的进展，尤其是最近有2个抑制剂Vismodegib和Sonidegib已上市用于治疗基底细胞癌。但是在临床治疗过程中和小鼠肿瘤模型中都出现了广泛的抗药性，提示急需研发下一代新型的Hh信号通路抑制剂和研发针对多个靶点的联合用药疗法以克服抗药性的问题。　　筛选了约500个从药用植物中提取分离的化合物，经初筛和复筛验证发现了50个新型Hh抑制剂，根据其化学结构和对Hh信号通路的作用方式而分为不同类型。深入地研究了其中的两类:对映贝壳杉烷二萜和茜草科类型环肽。对映贝壳杉烷二萜抑制Smo激活剂SAG激活的Hh信号，和抑制Smo在纤毛的富集，但不结合Smo的环巴明位点。对映贝壳杉烷二萜不能抑制Sufu敲除后激活的Hh靶基因的表达，综合以上结果表明对映贝壳杉烷二萜可能作用于Smo除环巴明位点外的其它位点或Smo的下游，和Sufu的上游。此外对映贝壳杉烷二萜还可以延长初级纤毛，抑制有丝分裂纺锤体的组装形成，但不影响体外微管和Actin的聚合，表明对映贝壳杉烷二萜作用的靶蛋白可能同时参与了Smo在纤毛中的转运，纤毛的形成和纺锤体的组装，但不是通过直接作用于Tubulin和Actin。根据我们的实验结果和已发表的研究报道，推测对映贝壳杉烷二萜作用的靶蛋白很可能是Ran-Importin系统中的Ran结合蛋白。　　茜草科类型环肽是发现的所有新型Hh抑制剂中活性最强的，环肽分子可抑制多个水平Hh信号通路的激活并轻微延长纤毛。环肽能抑制SAG激活的 Hh信号，抑制SAG诱导的Smo在纤毛中的富集，不结合Smo的环巴明位点。环肽也能抑制下游Sufu敲除后激活的和Gli过表达激活的Hh靶基因的表达，但其抑制活性弱于在SAG激活的条件下。然而在Ptch缺失的MEF细胞中，环肽却不能抑制由于Ptch敲除后激活的Hh靶基因的表达，和Smo向纤毛的转运富集，提示环肽作用的靶蛋白可能是Ptch，可能通过增强Ptch对Smo的抑制作用。　　芯片分析结果显示环肽分子显著地下调了大部分胆固醇合成途径中的酶的表达，和胆固醇吸收途径中的关键调控蛋白低密度脂蛋白受体LDLR的表达。而这些酶和LDLR都是SREBP信号通路的靶基因，表明环肽还能抑制SREBP信号通路。环肽改变了胆固醇在细胞中的分布，导致胆固醇在细胞内的异常聚集，抑制LDLR介导的胆固醇吸收，以及长时间、高浓度处理能诱导脂滴的形成。基于以上结果和已有的研究报道，推测环肽分子很可能通过作用于Scap而抑制SREBP信号通路，而且Scap和Ptch都属于固醇感应结构域蛋白家族。环肽的这种同时能抑制胆固醇合成和吸收的作用方式，表明环肽还可能是一种潜在的降血脂药。此外，环肽分子抑制Hh和SREBP信号通路的活性可能是各自独立的，综上所述推测环肽分子可能分别通过作用于Ptch和Scap而抑制Hh和SREBP信号通路。成功地合成了放射性同位素氚标记的环肽分子[3H]-RA-Ⅶ，后续将进一步验证环肽是否能与Ptch和Scap直接结合。　　从天然化合物中发现了2类作用机制新颖的Hh信号通路抑制剂，这些活性分子能否成为潜在的抗癌药仍是未来值得深入研究和探讨的课题，同时也为研究Hh信号通路和纤毛形成的调控机制提供有用的工具分子。