飲食植物化學(xué)與癌癥預(yù)防培訓(xùn)講義

1、飲食植物化學(xué)與癌癥預(yù)防培訓(xùn)講義論文目錄論文目錄n1.前言n2.阻止癌癥的發(fā)生：飲食植物化學(xué)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和防御系統(tǒng)n3.阻止癌癥的開展：飲食植物化學(xué)物質(zhì)激活信號通路n4.飲食植物化學(xué)物質(zhì)和核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)的藥物基因組學(xué)n5.核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)的敲除模型n 6.晚期腫瘤細(xì)胞中核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)的基因突變n7.癌癥中的表觀遺傳改變n8.癌癥干細(xì)胞n 9.結(jié)論與展望論文背景論文背景n植物化學(xué)物質(zhì)：植物中除了含有維生素和礦物質(zhì)，還含有一些植物性化學(xué)物phytochemicals，對人體健康具有重要的作用。n目前的植物化學(xué)物主要有：膳食纖維、植物多糖、植物甾醇、酚類化合物

2、、萜類化合物及有機(jī)硫化合物等。n大量的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果證明， 在蔬菜和水果中含有一些生物活性物質(zhì)，它們具保護(hù)人類預(yù)防諸如心血管疾病和癌癥等慢性病的作用，因此又重新引起了營養(yǎng)科學(xué)工作者對植物化學(xué)物的興趣。n植物化學(xué)物質(zhì)的癌癥化學(xué)預(yù)防機(jī)制已成為關(guān)注的熱點(diǎn)。 論文內(nèi)容論文內(nèi)容n 1.前言 Introductionn 伴隨著細(xì)胞、分子基因組學(xué)的開展以及體內(nèi)轉(zhuǎn)基因和基因敲除動物模型的出現(xiàn)，近年來涌現(xiàn)出大量有關(guān)植物化學(xué)物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)動物模型體內(nèi)及體外的生物活性研究，這些植物化學(xué)物質(zhì)在進(jìn)入細(xì)胞后，具有直接去除自由基的作用，也可以產(chǎn)生“化學(xué)電壓力信號 ，觸發(fā)相關(guān)的細(xì)胞蛋白轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號。其中包括活化核因子相關(guān)因子2

3、Nrf2，Keleh樣ECH聯(lián)合蛋白1等。n 進(jìn)而激活誘導(dǎo)的細(xì)胞防御機(jī)制，包括II相階段解毒酶，III相轉(zhuǎn)運(yùn)，抗氧化應(yīng)激蛋白，和其他應(yīng)激-防御分子，從而保護(hù)正常細(xì)胞不被活性氧ROS和活性氮 RNS和反響活性代謝物損傷。2.阻止阻止癌癥的發(fā)生癌癥的發(fā)生：飲食：飲食植物化學(xué)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和防御植物化學(xué)介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和防御系統(tǒng)系統(tǒng)n 2.1 2.1 氧化應(yīng)激與癌癥氧化應(yīng)激與癌癥n 氧化應(yīng)激指的是細(xì)胞呼吸在利用氧產(chǎn)生氧化應(yīng)激指的是細(xì)胞呼吸在利用氧產(chǎn)生ATPATP時時, ,氧衍生的自氧衍生的自由基或活性氧由基或活性氧(reactive oxygen species,ROS)(reactive oxyge

4、n species,ROS)的產(chǎn)生及其作用超的產(chǎn)生及其作用超過了對其去除的能力過了對其去除的能力, ,這種因氧化復(fù)原失衡對組織、細(xì)胞造成的損這種因氧化復(fù)原失衡對組織、細(xì)胞造成的損害稱為氧化應(yīng)激。害稱為氧化應(yīng)激。n 活性氧和活性氮的產(chǎn)生是人體維持平衡的重要的代謝過程，癌癥的發(fā)活性氧和活性氮的產(chǎn)生是人體維持平衡的重要的代謝過程，癌癥的發(fā)病機(jī)制與反響性氧分子及自由基的存在有關(guān)，當(dāng)這種平衡被破壞是，病機(jī)制與反響性氧分子及自由基的存在有關(guān)，當(dāng)這種平衡被破壞是，ROSROS可可引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化反響引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化反響, ,影響細(xì)胞膜通透性和流動性影響細(xì)胞膜通透性和流動性, ,進(jìn)一步引起蛋白變進(jìn)一步

5、引起蛋白變性和性和DNADNA損傷等。損傷等。n 正常細(xì)胞開展到惡性腫瘤細(xì)胞的整過過程n2.2 核因子相關(guān)因子2， Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1， II相解毒酶和抗氧化酶n 越來越多的研究說明,核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)-related factor 2作為機(jī)體重要的防御轉(zhuǎn)錄因子,在氧化應(yīng)激等刺激下可與Keleh樣ECH聯(lián)合蛋白1(Kelch-like ECH associated protein 1 ，Keap1)解離進(jìn)入胞核,啟動II 相解毒酶及抗氧化酶基因的表達(dá),抵抗氧化應(yīng)激、有毒物質(zhì)等侵害,增強(qiáng)肝細(xì)胞解毒和抗氧化的能力,進(jìn)而發(fā)揮保護(hù)肝臟正常結(jié)構(gòu)和功能的作用。n 核因子相關(guān)因子(NF-

6、E2)-related factor 2作為新近發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)錄因子,幾乎存在于各種細(xì)胞中,研究說明，該因子通過調(diào)節(jié)肝內(nèi)細(xì)胞抗氧化酶和II 相解毒酶,如NADPH醌氧化復(fù)原酶l等的表達(dá)來發(fā)揮抗氧化應(yīng)激、減輕肝臟炎癥、抗肝細(xì)胞凋亡等作用。n2.3 絲裂原活化蛋白激酶信號級聯(lián)絲裂原活化蛋白激酶信號級聯(lián)n 絲裂素活化蛋白激酶絲裂素活化蛋白激酶 (MAPKs) 作為各種胞外信號轉(zhuǎn)換通過串行磷酸化的級聯(lián)和激活的轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)換成各種作為各種胞外信號轉(zhuǎn)換通過串行磷酸化的級聯(lián)和激活的轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)換成各種細(xì)胞外信號到細(xì)胞內(nèi)反響。細(xì)胞外信號到細(xì)胞內(nèi)反響。MAPKs 參與了細(xì)胞增殖、參與了細(xì)胞增殖、 分化、細(xì)胞凋亡的調(diào)控

7、。分化、細(xì)胞凋亡的調(diào)控。 n2.4-2.5核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)活性及調(diào)節(jié)，植物化學(xué)物質(zhì)介導(dǎo)調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子活性及調(diào)節(jié)，植物化學(xué)物質(zhì)介導(dǎo)調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)活活性性n 核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)節(jié)機(jī)制正常情況下，正常情況下，NF-E2的半衰期較短的半衰期較短,在胞漿中會因泛素化在胞漿中會因泛素化而被降解。其中而被降解。其中Keap1介導(dǎo)了介導(dǎo)了NF-E2在胞漿及胞核間的循環(huán)及泛素化降解在胞漿及胞核間的循環(huán)及泛素化降解,它是維持它是維持NF-E2在胞漿在胞漿內(nèi)的低濃度及低轉(zhuǎn)錄活性重要調(diào)節(jié)因子內(nèi)的低濃度及低轉(zhuǎn)錄活性重要調(diào)節(jié)因子Keap1位

8、于胞漿中位于胞漿中,是一個富含半胱氨酸的胞漿蛋白是一個富含半胱氨酸的胞漿蛋白,生理狀生理狀態(tài)下，態(tài)下，Keap1通過與通過與NF-E2的的Neh2結(jié)構(gòu)域相偶連結(jié)構(gòu)域相偶連,形成形成Cul3-Rbx-Keap1復(fù)合體復(fù)合體,并將并將NF-E2帶往帶往蛋白酶體進(jìn)行特異性泛素化降解蛋白酶體進(jìn)行特異性泛素化降解,使得使得N成受到抑制成受到抑制,處于低轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)。處于低轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)。n 飲食植物化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的三條激酶通路以及通路中的可能產(chǎn)生的影響細(xì)胞增殖、分化、凋亡n2.6 糖原合酶激酶糖原合酶激酶-3 信號級聯(lián)和核因子相關(guān)因子信號級聯(lián)和核因子相關(guān)因子2活性調(diào)節(jié)活性調(diào)節(jié)n 糖原合成酶激酶糖原合成酶激酶

9、3GSK - 3調(diào)節(jié)激酶蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生化過程，包調(diào)節(jié)激酶蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生化過程，包括細(xì)胞增殖，分化，凋亡，以及炎癥和腫瘤。括細(xì)胞增殖，分化，凋亡，以及炎癥和腫瘤。n2.7 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄-3信號級聯(lián)中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和化學(xué)預(yù)防信號級聯(lián)中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和化學(xué)預(yù)防n 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活- 3STAT 3是是 STAT 家族中的一員，另外還有家族中的一員，另外還有 STAT1、STAT2、STAT4 、STAT5A、STAT5B、STAT6。STAT3是是EGFR、IL 6/JAK、Src等多個致癌性酪氨酸激酶信號通道的會聚的焦點(diǎn)，在多種等

10、多個致癌性酪氨酸激酶信號通道的會聚的焦點(diǎn)，在多種腫瘤細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)有持續(xù)性過度激活。腫瘤細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)有持續(xù)性過度激活。STAT3過度激活后誘導(dǎo)上述與細(xì)胞增殖、分化、凋亡密切相關(guān)的關(guān)鍵基因過度激活后誘導(dǎo)上述與細(xì)胞增殖、分化、凋亡密切相關(guān)的關(guān)鍵基因的異常高表達(dá)，通過各種途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖、惡性轉(zhuǎn)化、阻礙細(xì)胞凋亡，表現(xiàn)出致癌作用。飲食植物化學(xué)物質(zhì)如的異常高表達(dá)，通過各種途徑促進(jìn)細(xì)胞增殖、惡性轉(zhuǎn)化、阻礙細(xì)胞凋亡，表現(xiàn)出致癌作用。飲食植物化學(xué)物質(zhì)如厚樸，姜黃素，白藜蘆醇都可以抑制厚樸，姜黃素，白藜蘆醇都可以抑制STAT3的過度激活，從而預(yù)防癌癥。的過度激活，從而預(yù)防癌癥。n 3.阻止癌癥的開展：飲食植物化學(xué)

11、物質(zhì)激活信號通路n 3.13.2 細(xì)胞凋亡的兩種途徑和c-JUN氨基末端蛋白激酶的調(diào)控 n 在開始階段又可分為兩個途徑:外始式和內(nèi)始式。n 外始式途徑: 外始式途徑是通過TNF受體家族(如 CD95)的受體與配體結(jié)合開始的。這些配體有癌癥壞死因子TNF,和其他細(xì)胞因子,后者可以由如T淋巴細(xì)胞分泌。 在FADD (Fas偶聯(lián)死亡區(qū)域蛋白Fas-associated death domain protein)的協(xié)助下，受體不斷在細(xì)胞質(zhì)中收集Procaspase8。后者通過高密度自催化激活自身。n 內(nèi)始式途徑: 內(nèi)始式途徑始于腫瘤抑制基因如p53,一個轉(zhuǎn)錄因子,它會受DNA損傷激發(fā)。P53能刺激Bc

12、l-2家族中于細(xì)胞凋亡前起作用的成員(如Bax, Bad)的表達(dá)。這將導(dǎo)致線粒體內(nèi)外膜間的物質(zhì)釋放，如細(xì)胞色素C和Smac/DIABLO，它們都是作用于細(xì)胞凋亡前的物質(zhì)。 細(xì)胞色素C和胞質(zhì)中的Apaf-1以及Procaspase 9共同組成所謂的凋亡體，其實(shí)就是Caspase 9的活化形式。它和Caspase 8一樣引起Caspase級聯(lián)反響。n 大量研究說明：某些植物化學(xué)物質(zhì)如茶素 3沒食子酸(EGCG)、苯乙基異硫氰酸酯(PEITC)、姜黃素、蘿卜硫素SFN等具有誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用、抗癌作用。n 4.飲食植物化學(xué)物質(zhì)和核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)的抗氧化作用n 機(jī)體有兩類抗氧化防御體系，包括

13、酶類反響系統(tǒng)和非酶類系統(tǒng)，酶類反響系統(tǒng)包括SOD、GSH-Px、CAT和轉(zhuǎn)化活性物質(zhì)的相酶；非酶類系統(tǒng)主要為小分子物質(zhì)，如巰基化合物、VC 及VE 等小分子物質(zhì)。酶類反響系統(tǒng)可發(fā)揮慢速、長效的抗氧化和解毒作用，非酶類系統(tǒng)那么可起到短效而迅速的抗氧化和解毒作用，兩者聯(lián)合作用可有效去除氧自由基、穩(wěn)定細(xì)胞環(huán)境和預(yù)防組織器官受到氧化損害。n 食品中的親電物質(zhì)那么是高效低毒的Nrf2 誘導(dǎo)劑，如異硫氰酸酯(鹽)特別是主要化合物萊菔硫烷、姜黃素、依布硒(Ebselen)、二烯丙基硫化物、酚類化合物、類胡蘿卜素、奧替普拉(oltipraz)。 Nrf2 被激活與Keap1 解離進(jìn)入胞 質(zhì)， Nrf2 與Ma

14、f蛋白形成異二聚體(heterodimer)，然后該異二聚體主要與抗氧化反響元件 (antioxidant response element，ARE)或類似親電子反響元件electrophile esponse element，EpRE) 結(jié)合，誘導(dǎo)編碼抗氧化蛋白和相解毒酶的表達(dá)，在細(xì)胞的防御保護(hù)中發(fā)揮重要作用n 飲食植物化學(xué)物質(zhì)調(diào)控核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子(NF-E2)的藥物基因組學(xué).n 5.5.核因子相關(guān)因子核因子相關(guān)因子2 2的敲除模型的敲除模型n 基因敲除是將細(xì)胞基因組中某基因去除或使基因失去活性的技術(shù)?；蚯贸菍⒓?xì)胞基因組中某基因去除或使基因失去活性的技術(shù)。廣義的基因敲除包括某個或某些基因的

15、完全敲除、局部敲除、基因調(diào)廣義的基因敲除包括某個或某些基因的完全敲除、局部敲除、基因調(diào)控序列的敲除以及成段基因組序列的敲除。控序列的敲除以及成段基因組序列的敲除。n 在氧化應(yīng)激源作用下，在氧化應(yīng)激源作用下，Nrf-2Nrf-2與與Keap1Keap1解偶聯(lián)后轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，通過解偶聯(lián)后轉(zhuǎn)入細(xì)胞核內(nèi)，通過與抗氧化反響元件與抗氧化反響元件(antioxidant response elements,ARE)(antioxidant response elements,ARE)結(jié)合結(jié)合, ,調(diào)調(diào)控抗氧化酶及控抗氧化酶及相解毒酶的基因表達(dá)相解毒酶的基因表達(dá), ,其中包括其中包括NADPHNADPH醌氧化

16、復(fù)原酶醌氧化復(fù)原酶1 1、谷胱甘肽、谷胱甘肽-S-S-轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferase,GST),(glutathione-S-transferase,GST),血紅素加血紅素加氧酶氧酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)-1(heme oxygenase-1,HO-1)等等, ,進(jìn)而發(fā)揮諸如抗腫瘤、神經(jīng)保進(jìn)而發(fā)揮諸如抗腫瘤、神經(jīng)保護(hù)、抗炎癥、抗細(xì)胞凋亡等作用。護(hù)、抗炎癥、抗細(xì)胞凋亡等作用。n 6.6.晚期腫瘤細(xì)胞中核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子的突變晚期腫瘤細(xì)胞中核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子的突變n Nrf2作為結(jié)合在作為結(jié)合在-珠蛋白基因啟動子珠蛋白基因啟動子NF-E2重復(fù)

17、序列的因子被克隆出，屬于轉(zhuǎn)錄因子重復(fù)序列的因子被克隆出，屬于轉(zhuǎn)錄因子CNC家族，含有亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)家族，含有亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)。Nrf2的活性由負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白的活性由負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白Kelch-like ECH-associated protein 1(Keap1)精確調(diào)控，精確調(diào)控，Keap1與肌動蛋白細(xì)胞骨架結(jié)與肌動蛋白細(xì)胞骨架結(jié)合將合將Nrf2固定在細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)一步通過固定在細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)一步通過Keap1-Cul3途徑介導(dǎo)了途徑介導(dǎo)了Nrf2的泛素化和蛋白酶降解。當(dāng)細(xì)胞暴露于氧化應(yīng)激或者化的泛素化和蛋白酶降解。當(dāng)細(xì)胞暴露于氧化應(yīng)激或者化學(xué)預(yù)防劑時，學(xué)預(yù)防劑時，Nrf2從從Keap1中解離，易位進(jìn)入細(xì)胞

18、核，與中解離，易位進(jìn)入細(xì)胞核，與Maf結(jié)合成異二聚體，最終激活了結(jié)合成異二聚體，最終激活了ARE介導(dǎo)的下游基因的表達(dá)。介導(dǎo)的下游基因的表達(dá)。n Nrf2的激活能夠保護(hù)細(xì)胞免受外源性刺激，在預(yù)防腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用。然而，近來的一系列研的激活能夠保護(hù)細(xì)胞免受外源性刺激，在預(yù)防腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用。然而，近來的一系列研究發(fā)現(xiàn)究發(fā)現(xiàn)Nrf2在腫瘤中主要定位于細(xì)胞核，并且表達(dá)上調(diào)，在腫瘤發(fā)生及耐藥中發(fā)揮作用。進(jìn)一步研究發(fā)在腫瘤中主要定位于細(xì)胞核，并且表達(dá)上調(diào)，在腫瘤發(fā)生及耐藥中發(fā)揮作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤中現(xiàn)，腫瘤中Keap1常發(fā)生突變，導(dǎo)致常發(fā)生突變，導(dǎo)致Keap1的失活或低表達(dá)，失去對的失活

19、或低表達(dá)，失去對Nrf2的負(fù)性調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致了的負(fù)性調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致了Nrf2的核定位、表達(dá)上調(diào)及下游基因的轉(zhuǎn)錄激活。的核定位、表達(dá)上調(diào)及下游基因的轉(zhuǎn)錄激活。KWEON等報道等報道Nrf2依賴的依賴的HO-1的高表達(dá)是肺癌的高表達(dá)是肺癌A549細(xì)胞對表沒食細(xì)胞對表沒食子兒茶素沒食子酸酯治療耐受的主要原因，子兒茶素沒食子酸酯治療耐受的主要原因，KIM等也證實(shí)等也證實(shí)HO-1在在MAPK-Nrf2信號途徑調(diào)節(jié)下降低肺癌信號途徑調(diào)節(jié)下降低肺癌A549細(xì)胞對順鉑細(xì)胞對順鉑的敏感性。因此，的敏感性。因此，Nrf2-HO-1途徑可作為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。途徑可作為腫瘤治療的新靶點(diǎn)。n 7.癌癥中的表觀遺傳學(xué)改

20、變n 表觀遺傳學(xué)改變(DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNAs如miRNAs)對表觀基因組基因表達(dá)的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)不依賴基因序列的改變且可遺傳。表觀遺傳學(xué)因素如DNA甲基化、組蛋白修飾和iRNA是對環(huán)境刺激因素變化的反映，這些表觀遺傳學(xué)因素相互作用以調(diào)節(jié)基因表達(dá)，控制細(xì)胞表型，所有這些表觀遺傳學(xué)因素都是維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所必需的，有助于正常生理功能的發(fā)揮。某些植物化學(xué)物質(zhì)如茶素 3沒食子酸(EGCG)、苯乙基異硫氰酸酯(PEITC)、姜黃素、蘿卜硫素SFN可參與表觀遺傳改變。n 7.17.1脫氧核糖核酸甲基化脫氧核糖核酸甲基化DNADNA甲基化甲基化n DNA DNA甲基化是由甲基化是由DNA

21、DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化甲基轉(zhuǎn)移酶催化S S腺苷甲硫氨酸作為甲基供體腺苷甲硫氨酸作為甲基供體，將胞嘧啶轉(zhuǎn)化為，將胞嘧啶轉(zhuǎn)化為5-5-甲基胞嘧啶的反響。甲基胞嘧啶的反響。CGCG二核苷酸是最主要的甲基二核苷酸是最主要的甲基化位點(diǎn)，人類的化位點(diǎn)，人類的CpGCpG以兩種形式存在，一是分散于以兩種形式存在，一是分散于DNADNA中，另一種是中，另一種是CpGCpG結(jié)構(gòu)高度聚集的結(jié)構(gòu)高度聚集的CpGCpG島。正常組織中分散于島。正常組織中分散于DNADNA中的中的CpG 70CpG 70一一9090的位點(diǎn)通常是甲基化的，而位于基因啟動子區(qū)的健康人基因組中的位點(diǎn)通常是甲基化的，而位于基因啟動子區(qū)的健康人基因

22、組中CpGCpG島處于非甲基化的狀態(tài)，島處于非甲基化的狀態(tài)，CpGCpG島的甲基化可直接導(dǎo)致相關(guān)基因的沉島的甲基化可直接導(dǎo)致相關(guān)基因的沉默。默。DNADNA甲基化一般與基因沉默有關(guān)，而去甲基化與基因活化有關(guān)。甲基化一般與基因沉默有關(guān)，而去甲基化與基因活化有關(guān)。甲基化能改變基因的構(gòu)型，從而影響轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄，而影響該基因甲基化能改變基因的構(gòu)型，從而影響轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄，而影響該基因的表達(dá)。的表達(dá)。CpGCpG島異常甲基化例如島異常甲基化例如P53P53的高度甲基化與腫瘤的發(fā)生可能有的高度甲基化與腫瘤的發(fā)生可能有關(guān)，尤其是惡性腫瘤常有一個或多個腫瘤抑制基因關(guān)，尤其是惡性腫瘤常有一個或多個腫瘤抑制基因

23、CpGCpG島的甲基化。島的甲基化。CpGCpG島尤其島尤其P16P16基因高度甲基化導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增生失控在腫瘤的發(fā)生開基因高度甲基化導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞增生失控在腫瘤的發(fā)生開展中起重要作用。展中起重要作用。n 7.2 7.2 組蛋白修飾組蛋白修飾n 組蛋白是真核細(xì)胞染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，與組蛋白是真核細(xì)胞染色體的結(jié)構(gòu)蛋白，與DNADNA共同組成核小體，組蛋白共有共同組成核小體，組蛋白共有5 5種，種，它們是它們是H1H1、H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4，這些組蛋白帶有正電荷，能與帶負(fù)電荷的，這些組蛋白帶有正電荷，能與帶負(fù)電荷的DNADNA磷酸基磷酸基相互作用形成較緊密的結(jié)構(gòu)，其中相互作用

24、形成較緊密的結(jié)構(gòu)，其中H2H2、H3H3、H4H4是功能性組蛋白，是功能性組蛋白，H1H1只在核小體間起連只在核小體間起連接作用。組蛋白修飾包括組蛋白的乙?；c去乙酰化、甲基化與去甲基化、組蛋白的接作用。組蛋白修飾包括組蛋白的乙?；c去乙?；?、甲基化與去甲基化、組蛋白的磷酸化及泛素化，這些修飾因素單一或共同作用來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)與功能的發(fā)揮。磷酸化及泛素化，這些修飾因素單一或共同作用來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)與功能的發(fā)揮。n 組蛋白乙?；缸畛Ｒ姷氖墙M蛋白乙酰化酶最常見的是CBPCBPP300P300，而去乙酰化酶那么有四類，而去乙?；改敲从兴念悾旱谝活悾旱谝活悾篐DAClHDACl、2 2、3 3、8

25、 8；第二類：；第二類：HDAC4HDAC4、5 5、6 6、7 7、9 9、1010；第三類；第三類：是沉默調(diào)節(jié)因子，包括：是沉默調(diào)節(jié)因子，包括Sirtl-7Sirtl-7；第四類：；第四類：HDAC1HDAC1。組蛋白的修飾主要。組蛋白的修飾主要發(fā)生在發(fā)生在N N端的賴氨酸與精氨酸，組蛋白多種修飾構(gòu)成了組蛋白對基因特異端的賴氨酸與精氨酸，組蛋白多種修飾構(gòu)成了組蛋白對基因特異性表達(dá)的調(diào)控，稱之為組蛋白密碼性表達(dá)的調(diào)控，稱之為組蛋白密碼(Histone code)(Histone code)，也構(gòu)成了表觀遺傳，也構(gòu)成了表觀遺傳學(xué)的重要標(biāo)志。學(xué)的重要標(biāo)志。n多數(shù)組蛋白修飾都發(fā)生在賴氨酸、精氨酸上

26、，包括乙?；?，甲基化，磷酸化，泛素化等n其中ac：乙?；?；me：甲基；ph：磷酸基團(tuán)n H2A、H2B、H3、H4分別代表的是不同的組蛋白，H2、H3、H4是功能性組蛋白，H1只在核小體間起連接作用。n 7.3 微核糖核酸微核糖核酸miRNAn miRNA及其長短與siRNA相似，為22 bp左右，多數(shù)miRNA具有高度的保守性、基因表達(dá)時序性和組織特異性。miRNA的發(fā)現(xiàn)與研究提示基因組非組蛋白編碼區(qū)含有重要的生命活動信息，細(xì)胞的生長、發(fā)育、代謝、分化、增生、衰老、凋亡、感染及腫瘤的發(fā)生均可能受miRNA的調(diào)控。如果某一腫瘤特異性表達(dá)某一miRNA，就可用于腫瘤的早期預(yù)測，也可特異性敲除某一

27、miRNA或特異性導(dǎo)入某一miRNA用于腫瘤的治療。n 7.4 飲食植物化學(xué)的表觀遺傳修飾飲食植物化學(xué)的表觀遺傳修飾n許多飲食植物化學(xué)物質(zhì)已被報道具有對許多飲食植物化學(xué)物質(zhì)已被報道具有對DNA甲基轉(zhuǎn)移酶和組蛋白修飾酶潛在的甲基轉(zhuǎn)移酶和組蛋白修飾酶潛在的調(diào)節(jié)作用，從而恢復(fù)許多腫瘤抑制基因的表達(dá)。調(diào)節(jié)作用，從而恢復(fù)許多腫瘤抑制基因的表達(dá)。n茶多酚：表沒食子兒茶素沒食子酸酯茶多酚：表沒食子兒茶素沒食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG)在抗突變在抗突變、抗腫瘤機(jī)制方面的研究顯示：用不同濃度、抗腫瘤機(jī)制方面的研究顯示：用不同濃度EGCG作用于人食管癌細(xì)胞作用于人食管癌細(xì)胞

28、KYSE510，其，其表觀寂靜的基因表觀寂靜的基因p16、視黃酸受體、視黃酸受體(RAB)、O6-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)和人類錯配修復(fù)基因和人類錯配修復(fù)基因1(hMLH1)都可使其都可使其DNA鏈上鳥嘌呤前的胞嘧啶鏈上鳥嘌呤前的胞嘧啶(CpG島島)產(chǎn)生不同程度的去甲基化，抑制產(chǎn)生不同程度的去甲基化，抑制DNMT活性，使這些基因在癌細(xì)胞中恢復(fù)表達(dá)?；钚?，使這些基因在癌細(xì)胞中恢復(fù)表達(dá)。EGCG能夠顯著抑制癌細(xì)胞增殖。對人食管癌系能夠顯著抑制癌細(xì)胞增殖。對人食管癌系KYSE 510細(xì)胞的細(xì)胞的IC50是是20umolL而且在此濃度它能夠很好抑制而且在此濃度它能

29、夠很好抑制DNMT活性，恢復(fù)表觀寂靜基因表達(dá)。活性，恢復(fù)表觀寂靜基因表達(dá)。n 然而，研究迄今為止建議去甲基化的然而，研究迄今為止建議去甲基化的CpG的能力可能會導(dǎo)致姜黃素對的能力可能會導(dǎo)致姜黃素對Nrf2和和Neurog1基因的表達(dá)這些隨后的激活基因，并提出膳食植物化學(xué)基因的表達(dá)這些隨后的激活基因，并提出膳食植物化學(xué)物質(zhì)在人類前列腺癌細(xì)胞中具有潛在的表觀遺傳修飾的作用。物質(zhì)在人類前列腺癌細(xì)胞中具有潛在的表觀遺傳修飾的作用。n 8.8.癌癥干細(xì)胞癌癥干細(xì)胞n 8.18.2 8.18.2 癌癥干細(xì)胞理論以及癌癥干細(xì)胞中的表觀遺傳癌癥干細(xì)胞理論以及癌癥干細(xì)胞中的表觀遺傳n 癌癥干細(xì)胞癌癥干細(xì)胞Can

30、cer Stem CellCancer Stem Cell，CSCCSC，又稱癌干細(xì)胞、，又稱癌干細(xì)胞、腫瘤干細(xì)胞，是指具有干細(xì)胞腫瘤干細(xì)胞，是指具有干細(xì)胞(Stem cell)(Stem cell)性質(zhì)的癌細(xì)胞，也就是性質(zhì)的癌細(xì)胞，也就是具有具有“自我復(fù)制自我復(fù)制(self-renewal)(self-renewal)以及以及“具有多細(xì)胞分化具有多細(xì)胞分化(differentiation)(differentiation)等能力，通常這類的細(xì)胞被認(rèn)為有開展成癌癥等能力，通常這類的細(xì)胞被認(rèn)為有開展成癌癥的潛力，特別是隨著癌癥轉(zhuǎn)移出去后，產(chǎn)生新型癌癥的來源。的潛力，特別是隨著癌癥轉(zhuǎn)移出去后，產(chǎn)生

31、新型癌癥的來源。 腫瘤干細(xì)胞可能來源于正常干/ 祖細(xì)胞，也可能來源于重編程后的分化細(xì)胞，表觀遺傳學(xué)在干細(xì)胞發(fā)育以及體細(xì)胞重編程中的重要作用提示其可能在腫瘤干細(xì)胞發(fā)生與開展中發(fā)揮作用。白血病中的癌干細(xì)胞 癌癥干細(xì)胞具有自我更新、高致瘤性、分化潛能、耐藥性的特征。n 在具有多向分化潛能的干細(xì)胞中，決定細(xì)胞分化的基因因啟動子區(qū)域高甲基化而沉默，隨著干細(xì)胞向成熟細(xì)胞的分化，這些基因的啟動子區(qū)域發(fā)生去甲基化，從而導(dǎo)致相應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子募集，基因開始表達(dá)；與此相反的是，許多在干細(xì)胞早期發(fā)育階段表達(dá)的印跡基因或分化潛能相關(guān)基因卻由于DNA的高甲基化等原因在成熟體細(xì)胞中向沉默轉(zhuǎn)歸。 n B a b a 等從卵巢癌

32、細(xì)胞中分選出以CD133 分子作為標(biāo)志物的卵巢癌干細(xì)胞，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，CD133 基因的轉(zhuǎn)錄受組蛋白修飾和啟動子甲基化控制。CD133- 卵巢癌細(xì)胞用DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶 和組蛋白去乙?；敢种苿┨幚砗蟀l(fā)現(xiàn)細(xì)胞中有CD133 蛋白表達(dá)，并且其P2 啟動子的DNA 甲基化程度與CD133 蛋白的轉(zhuǎn)錄呈負(fù)相關(guān)性，CD133+細(xì)胞的子代細(xì)胞中CD133- 細(xì)胞亞群的CD133 基因P2 啟動子甲基化增加，而CD133+ 細(xì)胞亞群，該啟動子很少甲基化或者未甲基化。n 圖中示意的是干細(xì)胞正常分化成不同的成熟細(xì)胞與突變形成的腫瘤細(xì)胞的兩個過程區(qū)別及原因n9.9.結(jié)論與展望結(jié)論與展望nThroughout

33、 this review,we introduced the great potential of dietary phytochemicals:n1.Blocking the initiation of carcinogenesis via the induction of detoxifying/antioxidant enzymes; n通過對解毒或抗氧化酶的誘導(dǎo)來阻斷細(xì)胞的癌變通過對解毒或抗氧化酶的誘導(dǎo)來阻斷細(xì)胞的癌變n2.Inhibiting the progression of carcinogenesis via the activation of the apoptotic p

34、athway and cell cycle arrest;n通過激活細(xì)胞的的凋亡途徑以及細(xì)胞周期的循環(huán)來抑制癌癥的的蔓延通過激活細(xì)胞的的凋亡途徑以及細(xì)胞周期的循環(huán)來抑制癌癥的的蔓延n3.The restoration of aberrant epigenetic alterations as an anti-cancermechanism;n作為抗癌機(jī)制的恢復(fù)異常的表觀遺傳學(xué)改變作為抗癌機(jī)制的恢復(fù)異常的表觀遺傳學(xué)改變 n4.And the removal of the self-renewal potential of CSCs.n消除自身當(dāng)中潛在的癌癥干細(xì)胞消除自身當(dāng)中潛在的癌癥干細(xì)胞n圖中示意的是飲食植物化學(xué)物質(zhì)的癌癥化學(xué)預(yù)防策略nCashew nuts(腰果)-漆樹酸-同時抑制NF-B激活，下調(diào)p300組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶基因nCruciferous Vegetables十字花科蔬菜-芐基異硫氰酸酯(BITC)-通過線粒體氧化復(fù)原敏感的機(jī)制誘導(dǎo)