关键词:
铁死亡
SIRT1
NAD+
胶质瘤
ATF3
摘要:
背景:
铁死亡是一种铁依赖性脂质过氧化物积累引起的细胞程序性死亡方式,铁死亡主要的生物学特征是细胞内活性氧(Reactive oxygen species,ROS)在铁离子存在下氧化细胞膜上的多不饱和脂肪酸形成有毒性的过氧化脂质,破坏细胞膜引起细胞死亡。通过诱导铁死亡来杀死肿瘤细胞是一种新型的肿瘤治疗方案。转录激活因子3(Activating transcription factor 3,ATF3)作为ATF/CREB转录因子家族的一员,可以抑制溶质载体家族7成员11(Solute carrier family 7member 11,SLC7A11)和谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)的转录进而参与铁死亡的发生。内质网应激途径可以激活ATF3,但目前尚不清楚是否有其他因素参与ATF3的激活。
沉默信息调节因子1(Silent information regulator 1,SIRT1)是一种去乙酰化酶,它通过消耗烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide Adenine Dinucleotide,NAD+)从例如肿瘤抑制蛋白P53(Cellular tumor antigen P53,P53)、多聚ADP核糖聚合酶1(Poly(ADP-ribose)polymerase 1,PARP1)等靶蛋白中去除乙酰化氨基酸残基,在细胞生物学中发挥着多种重要作用,如炎症、代谢、氧化应激和细胞凋亡等。激活的SIRT1保护非肿瘤细胞免受由各种有害因素引起的铁死亡,例如SIRT1抑制由热应激引起的肺上皮细胞铁死亡,由缺血、缺氧导致的神经元细胞铁死亡以及由阿霉素诱导的心肌细胞铁死亡。从机制而言,SIRT1主要通过两种途径抑制铁死亡:一种是去乙酰化P53来抑制P53依赖性的SLC7A11下调,另一种则是去乙酰化核因子E2相关因子2(Nuclear factor erythroid2-related factor2,NRF2)来驱动NRF2介导的GPX4上调。但是激活的SIRT1通过多种途径对肿瘤细胞产生有害影响。文献报道,SIRT1通过加重核因子-κB(Nuclear factor-kappa B,NF-κB)的核转位,促进了二甲双胍引起的乳腺癌细胞焦亡;SIRT1通过激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)来加重槲皮素诱导的肺癌细胞自噬性死亡;SIRT1也通过上调乙酰基转移酶10(N-Acetyltransferase 10,NAT10)来促进脱氧鬼臼毒素(Deoxypodophyllotoxin,DPT)诱导的胶质瘤细胞PARP1依赖性死亡。所以,SIRT1在胶质瘤细胞铁死亡中的作用和机制值得进一步研究。
作为经典的铁死亡诱导剂,RAS选择性致死化合物3(RAS-selective lethal compounds 3,RSL3)可以通过靶向抑制GPX4引发铁死亡。RSL3作为一种能够特异性诱导细胞发生铁死亡的化合物,在研究和开发新的肿瘤治疗药物中具有潜在价值。本课题组的前期研究中发现RSL3可以通过激活致死性自噬引起胶质瘤细胞死亡,在体内或体外均对胶质瘤细胞有一定的杀伤作用。所以,进一步探索RSL3诱导胶质瘤细胞铁死亡的机制,不仅能为铁死亡的分子机制研究提供参考,还可以为RSL3的临床应用提供理论依据。
目的:
采用U87,U251和U118人胶质瘤细胞系以及裸鼠皮下异位移植瘤模型,探究SIRT1在RSL3诱导胶质瘤细胞铁死亡过程中的作用和机制。
方法:
***-Orange荧光探针检测RSL3诱导胶质瘤细胞亚铁离子水平变化和使用DFO,FAC,SRT2183,EX527等抑制剂对RSL3诱导胶质瘤细胞亚铁离子水平变化的影响;
2.使用丙二醛含量检测试剂盒测定RSL3诱导胶质瘤细胞脂质过氧化水平变化和使用各抑制剂对RSL3诱导胶质瘤细胞脂质过氧化水平变化的影响;
3.乳酸脱氢酶释放实验检测RSL3诱导胶质瘤细胞死亡程度以及使用Fer-1,NAD+,SRT2183等抑制剂对RSL3诱导胶质瘤细胞死亡程度的影响;
4.蛋白印迹法(Western Blotting)检测RSL3处理胶质瘤细胞后SLC7A11,GPX4,转铁蛋白(transferrin,TF),转铁蛋白受体(transferrin receptor,TFR),SIRT1,ATF3,SIRT1活性调节因子(Active regulator of SIRT1,AROS)等蛋白水平的变化以及各抑制剂对上述变化的影响;
5.使用siRNA敲低SIRT1、ATF3和AROS的表达水平,研究它们对RSL3诱导胶质瘤细胞铁死亡相关指标变化的影响;
6.免疫荧光染色后,激光共聚焦显微镜下观