171种天然产物蛋白酶体抑制剂活性筛选

【摘要】： 目的:基于泛素-蛋白酶体通路在涉及细胞周期及肿瘤生长过程中蛋白质降解调控中起重要作用的原理,建立蛋白酶体抑制剂活性筛选方法。对171种天然产物进行体外筛选。对初筛中显示抑制活性的产物进行蛋白酶体抑制剂量效应关系评价以及对筛选出的具有蛋白酶体抑制活性的物质进行体外及动物体内抗肿瘤活性作用及作用机理初步探索。 方法:根据荧光底物Suc-Leu-Leu-Val-AMC在蛋白酶体作用下发生水解,可释放出具有荧光的AMC(7-氨基-4-甲基香豆素)原理,采用体外培养的肝肿瘤细胞株SMMC-7721细胞,建立蛋白酶体抑制剂的筛选模型。将对照药物和待筛选天然产物分别与特异的蛋白酶体荧光底物及提取的SMMC-7721细胞总蛋白进行反应,采用荧光化学发光检测仪检测底物被酶解后产生的荧光值,其数值与蛋白酶体活性大小成正相关。对初筛中显示抑制活性的样品进行剂量效应研究。并用改良的MTT法检测筛选出的具有活性的样品对肿瘤细胞增殖生长的抑制效应,设不同浓度(100ug/ml,10ug/ml,1ug/ml,0.1ug/ml),分别加入体外培养的SMMC-7721细胞中,作用24h、48h及72h,计算IC50值;选取体外抗肿瘤活性强的产物作用于SMMC-7721细胞,利用流式细胞仪检测各产物对SMMC-7721细胞周期的影响;用Western Blot法进一步观察各产物的蛋白酶体抑制作用;采用人肝癌SMMC-7721细胞裸小鼠异种移植瘤评价各产物对人源性实体肿瘤生长的影响。 结果:所建立的荧光检测法用于筛选天然产物蛋白酶体抑制剂稳定可靠。171种天然产物对蛋白酶体抑制活性的初筛结果显示:GYHO13,KZ4,KZ7,SOC18,L1,L17对蛋白酶体糜蛋白酶样活性具有抑制作用,IC50值依次为:KZ7 1.31ug/ml、KZ4 1.88ug/ml、L17 2.18ug/ml、SOC18 4.11ug/ml、GYHO13 4.36ug/ml及L1 11.36ug/ml。改良MTT法检测结果显示:100ug/ml样品作用于体外培养的肝癌SMMC-7721细胞24、48、72h,KZ4的抑制率依次为80.17%、93.98%及91.22%;KZ7的抑制率为86.78%、88.55%及95.12;L1的抑制率为74.38%、89.76%及80.98%;L17的抑制率为74.38%、80.72%及93.17%;GYHO13、SOC18的抑制率未达到50%。作用于体外培养的人肝癌SMMC-7721细胞24、48、72h,KZ4、KZ7、L1、L17抑制肿瘤细胞增殖IC50值均小于10ug/ml。KZ7 IC50分别为0.71ug/ml、0.21ug/ml及0.10ug/ml,表现了更明显的抑制肿瘤细胞增殖活性;KZ4的工C50分别为5.48ug/ml、1.44ug/ml及1.09ug/ml;L1的IC50分别为3.97ug/ml、0.68ug/ml及1.1ug/ml;L17的IC50分别为3.35ug/ml、2.29ug/ml及1.81ug/ml。KZ4、KZ7、L1、L17对肿瘤细胞的抑制效应均随浓度的增加而增强,剂量与效应呈现较好的线性关系(r＞0.80)(P＜0.01)。在浓度为0.1～100ug/ml范围内4个样品对肿瘤细胞的抑制作用不具有明显的时间依赖性(P＞0.05)。流式细胞术检测显示各受测样品(KZ4、KZ7、L1、L17)可阻止肿瘤细胞进入G2/M期,各组G0/G1期前均出现亚二倍体凋亡峰。western Blot法结果进一步证实了KZ4、KZ7、L1、L17能引起泛素化蛋白的蓄积,对蛋白酶体具有显著的抑制作用。在动物体内抑瘤实验中,2.5mg/kg/d剂量KZ4、KZ7、L1、L17治疗组相对肿瘤增殖率T/C(%)依次为13.13%、6.09%、12.63%及6.52%;0.5mg/kg/d剂量KZ4、KZ7、L1、L17治疗组T/C(%)依次为26.78%、9.35%、32.51%及22.44%。2.5mg/kg/d剂量KZ4、KZ7、L1、L17治疗组及0.5mg/kg/d剂量KZ4、KZ7、L17治疗组的相对肿瘤体积(RTV)与NS组比较差异显著(P＜0.01)。L10.5mg/kg/d剂量组裸鼠移植瘤的RTV与NS组比较也有统计学意义(P＜0.05)。KZ7显示出了更明显的抑制裸鼠体内移植瘤生长的活性,其相对肿瘤增殖率T/C(%)为6.09%(2.5mg/kg/d)和9.35%(0.5mg/kg/d),与相同剂量的阳性药物Celastrol治疗组的T/C(%)(2.98%、13.36%)相当。 结论:本研究表明荧光检测法初筛蛋白酶体抑制剂是一个简便、可靠的筛选模型,适用于样品批量筛选。KZ4、KZ7、L1、L17对体外培养的肿瘤细胞增殖活性的抑制呈量效关系,可以阻止肿瘤细胞进入G2/M期,使其无法进行有丝分裂。筛选出的天然产物中,以KZ7在体外及动物体内的抗肿瘤作用最为明显,具有开发成为抗肿瘤药物的潜能。