【摘 要】
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昆虫是自然界中种类最丰富、数量最多的生物类群。对昆虫化学防御机制的研究已有数十年,防御机制中涉及到蛋白质或肽之外,还有一些具有有趣化学结构的非肽防御性小分子,后者已有许多被表征,并显示了在药物发现中的潜力。然而,与来自植物或微生物的代谢物不同,昆虫自身代谢物及其衍生物质中的小分子化合物及其在药物发现中的潜在作用在很大程度上被忽略了,因此,发掘来自昆虫的小分子化学物质有望为现代药物的研究开发提供重要
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昆虫是自然界中种类最丰富、数量最多的生物类群。对昆虫化学防御机制的研究已有数十年,防御机制中涉及到蛋白质或肽之外,还有一些具有有趣化学结构的非肽防御性小分子,后者已有许多被表征,并显示了在药物发现中的潜力。然而,与来自植物或微生物的代谢物不同,昆虫自身代谢物及其衍生物质中的小分子化合物及其在药物发现中的潜在作用在很大程度上被忽略了,因此,发掘来自昆虫的小分子化学物质有望为现代药物的研究开发提供重要原料和信息。日本琵琶甲(Blaps japanensis Marseul)属鞘翅目(Coleoptera)拟步甲科(Tenebrionidae)琵琶甲族(Blaptini)琵琶甲属(Blaps)昆虫。日本琵琶甲又称臭壳子、臭屁虫、打屁虫等,在云南民间应用广泛,尤其是彝族治疗疑难杂症处方中常用的药用昆虫,具有抗菌、消炎、解毒、消包块、抗惊痫、抗肿瘤等作用。目前国内外对日本琵琶甲虫化学成分及生物活性研究较少,已有的研究表明其含有一些对苯二酚类和脂溶性成分等,提取物和化学防御物质中的醌和喹啉衍生物有着明显的抗菌活性;还有一些化合物具有抗肿瘤活性的化合物,可明显抑制MCF-7、A549、Hep G2、U251和Bel-7402等多种肿瘤细胞株的细胞生长。因此,日本琵琶甲虫作为一种药用昆虫,从其分离纯化出的单体化合物中筛选出具有抗肿瘤活性的先导小分子化合物,对抗肿瘤药物研发特别是特异靶点药物研发都具有重要的研究价值。乳腺癌(breast carcinoma)是指发生在乳腺上皮组织的恶性肿瘤。它是全世界最常见的一种女性恶性肿瘤,其发病率约占全身恶性肿瘤的7%-10%。2018年世界范围内约有210万人被新诊断为乳腺癌,约占所有女性癌症患者的25%。三阴性乳腺癌(triple negative breast cancer,TNBC)是指雌激素受体(estrogen receptor,ER)、孕激素受体(progesterone receptor,PR)和人表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor 2,HER2)的表达均为阴性的乳腺癌,约占所有乳腺癌分子分型的10%~17%。目前针对乳腺癌的治疗手段包括手术治疗、新辅助化疗、辅助化疗、内分泌治疗和靶向治疗等。由于三阴性乳腺癌患者缺少ER、PR和HER2的表达,故患者无法采用内分泌治疗及抗HER2的靶向治疗。因此,亟需寻找三阴性乳腺癌新的治疗靶点和靶向治疗药物。本课题首先采用MTT/CCK8检测细胞毒性的方法对从日本琵琶甲代谢物及其衍生物分离纯化出的93个单体化合物进行了抗肿瘤活性筛选,初筛获得的6个化合物对乳腺癌细胞MDA-MB-231、肺癌细胞PC9表现出明显的细胞杀伤作用。我们继续研究了其中一个化合物jkw-14对三阴乳腺癌细胞系增殖、凋亡、侵袭转移等的影响及其作用机制,结果表明,化合物jkw-14可在体外抑制三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231、BT549的增殖、转移,明显诱导细胞凋亡。通过RNA-seq结果分析,我们发现KEGG富集的FOXO信号通路(FOXO signaling pathway)、泛素介导蛋白降解(Ubiquitin mediated proteolysis)、细胞周期(cell cycle)等信号通路与肿瘤发生发展的过程相关。进一步,我们采用体外pull down实验和质谱技术(LC-MS/MS)表明化合物jkw-14可与乳腺癌细胞中的波形蛋白vimentin发生相互作用。Vimentin作为上皮间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT)信号通路的一个经典生物标志物,与肿瘤的发生发展密切相关。已有研究报导表明Vimentin敲低可明显降低乳腺癌细胞的侵袭转移能力,提示化合物jkw-14可能通过直接与vimentin结合从而抑制三阴性乳腺癌的侵袭转移进而影响乳腺癌的进程,可能为三阴性乳腺癌的靶向治疗提供潜在的候选活性先导化合物。
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