抑制JNK3促进BH3模拟物S1诱导的人卵巢癌耐药胞凋亡

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卵巢癌是女性常见肿瘤,位居女性肿瘤发病率第五位和妇科肿瘤致死率第一位。手术和基于铂类药物的联合化疗是其常规治疗手段,但是因其近70%复发和耐药的形成,致使其五年期生存率不高于40%。所以对卵巢癌耐药机制的深入研究尤为必要。研究显示,卵巢癌耐药的产生与抗凋亡的Bcl-1家族成员(如Bcl-2、Mcl-1和Bcl-XL等)高表达紧密相关,这使得抗凋亡和促凋亡相之间的平衡发生倾斜,促使细胞逃逸凋亡而产生耐药。近年来将靶向于Bcl-2家族抗凋亡蛋白的特异性抑制剂应用于肿瘤治疗,相关基础研究不断增加。现已开发了一系列模拟促凋亡成员BH3结构域的小分子抑制剂(如ABT-737/263、Obatoclax和AT-101等)。新型BH3模拟物S1能够同时抑制抗凋亡蛋白Bcl-2、Mcl-1和Bcl-XL,并具有较高的亲合力。已有报道显示S1能够诱导胶质瘤细胞U251、白血病细胞K562、肝癌细胞SMMC-7721、肺癌细胞SCLC、卵巢癌细胞SKOV3和SKOV3/DDP等多种肿瘤细胞系发生凋亡。本研究室已有研究显示S1在胶质瘤细胞及卵巢癌细胞中,经由线粒体途径介导了凋亡的发生,同时也发生了内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)途径诱导的凋亡,内质网凋亡蛋白Caspase-4信号级联及(c-Jun N-terminalkinase, JNK)途径被激活。ERS触发的未折叠蛋白反应(Unfolded ProteinResponse,UPR)既可能作为适应性途径缓解细胞所面临的应激状态,也可能因严重应激而促使细胞发生凋亡。目前认为,UPR信号途径可以诱导细胞自噬而发挥抵抗凋亡的效应,而Bcl-2家族蛋白与UPR、自噬和凋亡等信号转导途径密切相关。因此,靶向抗凋亡蛋白Bcl-2的BH3模拟物则通过直接或间接影响这些信号转导途径而决定细胞的命运。研究结果显示UPR信号途径的主要通路之一(inositol-requiring kinase1, IRE1)可激活JNK,JNK既能激活凋亡信号,又能介导自噬的活化,还能够调节活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的生成,对细胞命运的决定至关重要。然而,已有研究多采用JNK广谱抑制剂,无法区别与验证JNK亚型的作用,最近发现的新的特异性抑制剂等为研究JNK亚型的功能提供了可能。本研究中,我们采用BH3模拟物S1处理人卵巢癌耐药细胞,以高通量方式对UPR信号通路相关84个基因进行筛选,发现JNK3持续高表达,并通过应用特异性抑制剂Ⅻ和siRNA对JNK3表达在人卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP中的作用及机制进行了探讨。方法(1) MTT法检测BH3模拟物S1处置卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP存活率。(2) S1处置卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP,采用PCR array法检测UPR信号通路84种基因变化,筛选差异表达基因;qPCR确认JNK1、JNK2和JNK3表达基因变化;Western Blot分析JNK3蛋白表达变化。(3)根据JNK3的基因序列(GenBank:NM002753)以及RNAi设计原理,构建三条寡核苷酸序列沉默其表达,命名为Si1,Si2和Si3,并通过荧光标签、RT-PCR、Western blot等技术进行验证,筛选有效沉默序列。(4)利用JNK3特异性抑制剂Ⅻ和siRNA进行干预,光镜下观察细胞形态变化,MTT法检测细胞存活率;TUNEL染色法检测凋亡变化。(5)利用JNK3特异性抑制剂Ⅻ和siRNA进行干预,Western blot分析Bcl-2、Cleaved Caspase-3蛋白的表达;Western blot分析JNK下游信号分子c-Jun、p-c-Jun、p53、Noxa和Bax蛋白表达变化;JC-1染色流式细胞术检测线粒体膜电势的变化;同时,Western blot分析细胞内质网应激相关蛋白Grp78和CHOP的表达。(6) DCFH-DA染色观察人卵巢癌耐药细胞ROS水平;抗氧化剂NAC预处理细胞后合用S1和抑制剂Ⅻ,MTT法检测细胞存活率。(7) AO及Lyso-Tracker Red染色检测胞内酸性结构累积情况;Western blot检测LC3-Ⅱ及p62蛋白的表达;自噬抑制剂氯喹与S1合用检测存活率。结果1. MTT检测显示,S1能够剂量依赖性及时间依赖性降低卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP的存活率。2. PCR array法检测结果显示,在短时间点(3h)UPR信号通路多种未折叠蛋白伴侣分子(包括PERK、ATF6和IRE1三条应答途径)表达上调应答了应激,长时间点(24h)则呈下降趋势,表明ERS趋缓,而JNK3则持续高表达,同时JNK家族其他亚型无明显变化。Western blot检测也显示JNK3蛋白水平表达上调。3.结合mRNA及Western blot检测确认Si3为JNK3有效沉默序列。4.较之S1处理,抑制剂Ⅻ和siRNA干预后,光镜下皱缩细胞增多;细胞存活率显著降低;抑制剂Ⅻ与S1联合应用后细胞凋亡率增加。5.较之S1处理,抑制剂Ⅻ或siRNA与S1合并干预后,Bcl-2表达降低,同时Cleaved Caspase-3蛋白的表达增加;JNK靶标分子c-Jun、p-c-Jun表达明显下降;而c-Jun的负性调节靶标p53表达上调,相应地,p53下游分子Noxa和Bax表达亦明显上调;线粒体膜电位显著下降;未折叠蛋白反应伴侣分子Grp78表达降低、CHOP表达升高。6.抑制剂Ⅻ与S1联合应用后,胞内ROS水平显著增加,氧化损伤导致的存活率降低可被抗氧剂NAC所逆转。7. AO及Lyso-Tranker Red染色结果显示抑制剂Ⅻ与S1联合应用后胞内酸性结构明显增多;同时LC3-Ⅱ表达在S1组、S1合并Ⅻ处理组均显著增加,p62表达在合并处理组显著增加,相应地siRNA干预后也呈现出LC3-Ⅱ和p62表达升高的趋势;氯喹合并S1处理SKOV3/DDP细胞进一步降低了存活率。结论1. BH3模拟物S1能够降低卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP存活率;UPR相关基因JNK3的高表达可能与SKOV3/DDP对BH3模拟物S1的敏感性密切相关。2.抑制JNK3可通过阻断其下游靶蛋白c-Jun的活化,诱导p53表达增加,上调凋亡相关蛋白Noxa和Bax的表达,从而加剧S1诱导卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP凋亡。3.抑制JNK3通过促进细胞氧化损伤从而提高了卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP对BH3模拟物S1的敏感性。4.抑制JNK3通过阻断细胞自噬通量从而提高了卵巢癌耐药细胞SKOV3/DDP对BH3模拟物S1的敏感性。本文首次探讨了JNK家族的亚型JNK3在卵巢癌细胞耐药中的作用,JNK3可能通过减少氧化损伤和激活自噬途径发挥了促进细胞存活的作用。因此JNK3可能是逆转肿瘤细胞耐药的一个潜在靶标。
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