泛素蛋白酶體途徑與癌癥課件

泛素-蛋白酶體途徑與惡性腫瘤

主要內(nèi)容泛素-蛋白酶體途徑1泛素—蛋白酶體途徑與癌癥發(fā)生2蛋白酶體作為抗腫瘤藥物靶標(biāo)3問題與展望4一、泛素-蛋白酶體途徑蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)降解哺乳動物細(xì)胞中蛋白質(zhì)的降解異常蛋白短周期蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白長周期蛋白膜蛋白細(xì)胞外蛋白泛素-蛋白酶體途徑溶酶體途徑氨基酸小肽80-90%10-20%泛素-蛋白酶體途徑在細(xì)胞分化、細(xì)胞繁殖、細(xì)胞凋亡、基因轉(zhuǎn)錄、信號傳導(dǎo)、代謝調(diào)控、免疫監(jiān)視等基本細(xì)胞生命過程中起關(guān)鍵作用。泛素-蛋白酶體途徑（Ubiquitin-ProteasomePathway，UPP）蛋白質(zhì)降解去泛素化泛素活化泛素結(jié)合26S蛋白酶體小肽泛素目標(biāo)蛋白DUBs泛素泛素是1975年由Goldstein首先發(fā)現(xiàn)的一種在真核生物細(xì)胞內(nèi)高度保守的多肽，單個(gè)泛素分子由76個(gè)氨基酸組成，分子量約8.5kD。泛素分子緊密折疊成球形，5股混合的β片層形成一個(gè)腔樣結(jié)構(gòu)。內(nèi)部對角線位置有1個(gè)α螺旋，這個(gè)結(jié)構(gòu)稱為泛素折疊。這個(gè)小蛋白含有一個(gè)明顯的疏水核心和大量的氫鍵，表現(xiàn)出特殊的穩(wěn)定性，能夠防止在結(jié)合和靶向性降解循環(huán)中變性失活，從而保證泛素循環(huán)的運(yùn)行。從泛素折疊中突出來的是具有一定變形性的C末端延伸部分，這個(gè)末端第76位含有一個(gè)必須的甘氨酸。泛素與其它蛋白都是通過C-末端第76位甘氨酸來連接的。MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG泛素結(jié)合酶（E2s）級聯(lián)反應(yīng)的第二步是泛素分子經(jīng)過轉(zhuǎn)硫醇反應(yīng)從E1半胱氨酸殘基轉(zhuǎn)移給E2s活化的半胱氨酸位點(diǎn)。E2s在哺乳動物中至少有25個(gè)基因，所有的E2s都含有一個(gè)保守的大約150個(gè)氨基酸的核心結(jié)構(gòu)域，在結(jié)構(gòu)域的中央是決定E2s活性的半胱氨酸殘基，位于蛋白表面淺的裂隙內(nèi)。E2s家族中的一小部分成員只含有這個(gè)核心結(jié)構(gòu)，但是其它的大部分成員還有N-或C-末端的延伸，這種結(jié)構(gòu)可能與E3s的識別、E2s自身的活性以及底物識別有關(guān)。E1和E3s通過相同的基序與E2s連接，這說明在反應(yīng)循環(huán)過程中，E2s必須在E1和E3s之間穿梭往返運(yùn)行。因此為了保證在激活的泛素與數(shù)量巨大的E3s之間得到平衡的分布，需要多個(gè)E2s異構(gòu)體。E2s/Ub非共價(jià)結(jié)合的親和力非常低，說明其在轉(zhuǎn)移泛素分子到靶蛋白上起著重要的作用。泛素解離酶（DUBs）DUBs屬于蛋白酶超家族，根據(jù)其催化機(jī)制，可以分為5類（天門冬氨酸蛋白酶、金屬蛋白酶、絲氨酸蛋白酶、蘇氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶），生物信息學(xué)研究顯示大約有79個(gè)有功能的DUBs，其中大部分為半胱氨酸蛋白酶。DUBs能夠識別最接近的泛素基序，特異性地在泛素和與其C末端最后一個(gè)殘基（Gly76）相連的分子之間斷開。蛋白酶體結(jié)構(gòu)26S蛋白酶體包括2個(gè)19S調(diào)控蛋白和一個(gè)20S核心蛋白20S蛋白酶體至少有三種不同的蛋白酶活性已知的20S蛋白酶體蛋白酶活性至少有三種，催化位點(diǎn)均位于β亞基上，分別是：類糜蛋白酶活性（β5），類胰蛋白酶活性（β2），肽-谷氨酰肽水解酶活性（β1）β1、β2、β3亞基對多肽的水解依靠Thr1二、泛素-蛋白酶體途徑（UPP）與癌癥發(fā)生UPP調(diào)控細(xì)胞周期與癌癥發(fā)生細(xì)胞周期包括：G1期：第一個(gè)間期，主要進(jìn)行細(xì)胞體積的增大,并為DNA合成作準(zhǔn)備。不分裂細(xì)胞則停留在G1期。S期：DNA合成時(shí)期，染色體數(shù)目在此期加倍。G2期：DNA合成后至細(xì)胞分裂開始之前的第二個(gè)間期，為細(xì)胞分裂作準(zhǔn)備。M期：細(xì)胞分裂期。G0期：離開細(xì)胞周期不再進(jìn)行分裂的時(shí)期，也就是休息的時(shí)期。蛋白酶體對細(xì)胞周期的調(diào)控UPP調(diào)控細(xì)胞凋亡與癌癥發(fā)生細(xì)胞凋亡（apoptosis）是指細(xì)胞在一定的生理或病理?xiàng)l件下，受內(nèi)在遺傳機(jī)制的控制自動結(jié)束生命的過程。細(xì)胞凋亡是生物界廣泛存在的一種基本生命現(xiàn)象，如同細(xì)胞生長、發(fā)育、增殖一樣，起著十分重要的作用。UPP通過26S蛋白酶體降解一些與凋亡相關(guān)的蛋白，如轉(zhuǎn)錄因子，凋亡前蛋白和抗凋亡蛋白等，發(fā)揮調(diào)控細(xì)胞凋亡的作用。2.1UPP對p53蛋白的調(diào)控p53蛋白是細(xì)胞內(nèi)重要的凋亡調(diào)控因子，可通過激活一系列靶基因?qū)崿F(xiàn)凋亡調(diào)控功能。MDM2是E3家族成員，促進(jìn)p53從核內(nèi)向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，使之被泛素化后降解，從而發(fā)揮抗凋亡作用。多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)UPP活性上調(diào)，p53蛋白降解增加，腫瘤細(xì)胞增殖明顯上升。三、蛋白酶體作為抗腫瘤藥物靶標(biāo)1、為什么蛋白酶體可以作為抗腫瘤藥物靶標(biāo)？大量實(shí)驗(yàn)研究顯示，活躍增殖的惡性腫瘤細(xì)胞比正常細(xì)胞對蛋白酶體抑制劑更加敏感。CellDeathandDifferentiation(1998)5,1062-1075對第一個(gè)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)的藥物Bortemib的毒理觀察顯示，該藥物毒副作用是可控的。AnnalsofOncology17:813–817,2006三、蛋白酶體作為抗腫瘤藥物靶標(biāo)2、作為抗腫瘤藥物的蛋白酶體抑制劑2.1硼替佐米（bortezomib,PS-341）是首個(gè)被美國FDA批準(zhǔn)用于臨床的蛋白酶體抑制劑，用于治療復(fù)發(fā)性、難治性多發(fā)性骨髓瘤。作用位點(diǎn)：特異性抑制蛋白酶體的類糜蛋白酶活性（β5亞基）。硼替佐米臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果硼替佐米臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果2.2、EGCG及其衍生物(-)-EGCG是一種從綠茶中提取的天然多酚類化合物。Dou等證明(-)-EGCG可以抑制蛋白酶體的β1亞基和β5亞基蛋白酶活性。人工合成的含酯鍵的衍生物具有類似的抑制活性。JBiolChem2001;276:13322–13330.將EGCG與β5亞基進(jìn)行分子對接（docking）,發(fā)現(xiàn)EGCG可以很好的嵌入到β5亞基的活性位點(diǎn)。PROTEINS，

54:58–70(2004)EGCG與β5亞基的結(jié)合可能來源于2種作用：1）Thr1上的OH與EGCG上的羰基C形成半縮醛；2）EGCG的AC環(huán)與β5亞基的S1口袋有較強(qiáng)的疏水相互作用。PROTEINS，

54:58–70(2004)為提高細(xì)胞對EGCG的攝取及EGCG在細(xì)胞中的穩(wěn)定性，對EGCG的羥基進(jìn)行了?；Ｗo(hù)。CancerRes2007;67:(9),4303-4310CancerRes2007;67:(9),4303-4310CancerRes2007;67:(9),4303-43102.3、醉茄素A(withaferin-A)MolPharmacol71:426–437,2007MolPharmacol71:426–437,2007MolPharmacol71:426–437,20072.4、金屬有機(jī)化合物許多腫瘤細(xì)胞富含銅。無毒的有機(jī)配體進(jìn)入細(xì)胞后與銅結(jié)合生成蛋白酶體抑制劑。對腫瘤細(xì)胞更高的選擇性BreastCancerResearch2005,7:R897-R908BreastCancerResearch2005,7:R897-R908CQ+Cu和PDTC+Cu對MCF10細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)。（a）正常乳腺細(xì)胞MCF10A；（b）癌變前乳腺細(xì)胞MCF10AT1K.cl2；（c）癌變?nèi)橄偌?xì)胞MCF10DCIS.comBreastCancerResearch2005,7:R897-R908CQ+Cu和PDTC+Cu對正常乳腺細(xì)胞MCF10A和癌變?nèi)橄偌?xì)胞MCF10DCIS.com中蛋白酶體活性的影響。BreastCancerResearch2005,7:R897-R908癌變前細(xì)胞MCF10AT1K.cl2和乳腺癌細(xì)胞MCF-MDA-231細(xì)胞均可富集與病人組織相近濃度水平的Cu，并被CQ和PDTC誘導(dǎo)凋亡。某些重金屬（Cd、Cr、Ni、Pb等）在細(xì)胞中的積累是導(dǎo)致細(xì)胞癌變的重要原因。用某種配體處理細(xì)胞，使之與細(xì)胞內(nèi)重金屬生成蛋白酶體抑制劑，則可望選擇性誘導(dǎo)癌變細(xì)胞凋亡。我們目前的工作D2117去氧紫草素DeoxyshikoninD2118假紫草素(二甲基丙烯酰紫草素)I0421異丁酰紫草素I0422M10282-甲基-正丁酰紫草素(2-Methyl-n-butyryl)shikoninS0327左旋紫草素4、問題與展望大量研究報(bào)告顯示蛋白酶體活性變化與腫瘤細(xì)胞發(fā)生密切相關(guān)，但導(dǎo)致蛋白酶體活性變化的分子機(jī)制是什么？蛋白酶體抑制劑對腫瘤細(xì)胞具有選擇性的分子機(jī)制是什么？蛋白酶體抑制劑是否具有慢性毒性？其對生物體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)能否構(gòu)成嚴(yán)重影響？展望以泛素-蛋白酶體系統(tǒng)為靶