新型抗肿瘤药物组蛋白去乙酰化酶抑制

新型抗肿瘤药物组蛋白去乙酰化酶抑制剂 新型抗肿瘤药物组蛋白去乙酰化酶抑制剂 通过这篇论文了解到HDACi是一类新型的抗肿瘤药物， 其作用于 肿瘤细胞后能够抑制肿瘤细胞增殖，诱导细胞周期阻滞，促进细胞分 化或凋亡。组蛋白的乙酰化状态由两类酶来决定，即组蛋白乙酰转移 酶 HAT和组蛋白去乙酰化酶HDAC。在正常生理状态下，这两类酶对组 蛋白乙酰化作用的调控处于平衡状态。 在肿瘤细胞中组蛋白大多呈低 乙酰化状态，而组蛋白乙酰化状态的失衡与肿瘤发生。组蛋白异常低 乙酰化与白血病的发生密切相关， 组蛋白乙酰化的失衡可以导致染色 质重构，进而导致调控细胞周期进程、分化和凋亡的基因转录失调密 切相关。它大致有这几类：羟氨酸类，如:TSA、SAHA ；环四肽类, 如:FK228;苯甲酰胺类，如MS一275；短链和芳香族脂肪酸，如:丁酸 钠. 作用机制；据本文知对HDACi抗肿瘤作用机制研究得并不十分清 楚。HDACi能引起组蛋白高度乙酰化，活化一些基因的表达，但是这 些所活化的基因在整个被激活转录的基因中所占比例很低， 由此我们 也不能完全断定是HDACi作用的结果。但是已经研究得知阻断HSP90 分子的伴侣功能，可以有效介导底物蛋白经泛素一蛋白酶体通路降 解，从而发挥抗肿瘤功效，因而HSP90已经成为目前抗肿瘤靶向治疗 的重要靶点。 （HSP90能够在HDACi作用下发生乙酰化修饰的具有重要 功能的蛋白。HSP90参与细胞中一些重要蛋白分子构象的稳定和激酶 活性的调节）。据本文知，HDAC6是HSP90的去乙酰化酶，HDACi诱导 的HSP90乙酰化正是通过抑制HDAC6的活性而实现的。据本文讲述 nia HDACi发挥作用的其他可能机制还包括， HDACi可以阻断与细胞增殖相 关的MAPK信号转导通路，同时使细胞发生G0-G1，期或G2-M期阻滞。 HDACi能够同时激活死亡受体和线粒体激活的细胞凋亡信号通路。这 些机制在以后文献中查看。 临床应用：HDACi有广泛的抗肿瘤作用，经HDACi处理后这些细胞出 现明显的细胞凋亡、增殖抑制、细胞周期阻滞。HDACi与多种化疗药 物联合用药，也展现出良好的协同治疗效果。目前有SAHA、MS一275、 FK228及C1994等HDACi进入I期和期临床研究。 参考文献：王生余，张旭辉。新型抗肿瘤药物组蛋白去乙酰化酶抑制 剂。国际肿瘤学杂志，2006,33（6）：404-406。 组蛋白去乙酰化酶及其抑制剂与结直肠癌的关系 组蛋白去乙酰化酶及其抑制剂与结直肠癌的关系 核小体核心组蛋白的转录后修饰包括乙酰化、甲基化、泛素化、 生物素化和磷酸化。 其中组蛋白乙酰化对于真核细胞的转录调控起 核心作用。组蛋白乙酰化的水平受 HATs 和 HDACs 的动态平衡调节, 保证细胞正常增殖和功能。HDACs 的过表达或结构的异常能够通过 从组蛋白、非组蛋白去乙酰基,使得 DNA 更紧密地附着在组蛋白上, 从而减少基因转录因子接近的途径,导致参与细胞分化的蛋白表达减 少、细胞周期阻滞和受损细胞凋亡消失。 据本文知已经证实单独使用 HDACi 具有明显的抗肿瘤作用,虽 然机制未完全明确,但较为公认的主要通过以下 3 个机制来控制肿瘤 的进展: (1)阻滞细胞周期、促进分化,通过上调 p21 来实现; (2)诱导凋 亡,可通过半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)依赖和非依赖的 多种途径促进细胞凋亡; (3)间接抑制血管生成因子,阻断肿瘤的供血。 HDACi 靶向作用于 HDACs,对 HDACs 活性的抑制有助于 HATs 的作 用,利于乙酰化水平提高和 DNA 打开,使原本无法和启动子相接触的 区域成为潜在的或新的转录因子的靶位,以高度选择性的方式恢复抑 癌基因的表达,诱导细胞生长阻滞,促进细胞分化、凋亡。 根据本文知已有多项研究显示 HDACi 能够安全地增敏化疗,因此 考虑 HDACi 与其他治疗方法的联合应用(包括与其他分子靶向药物、 细胞毒药物、 放疗等)可能是将来发展的方向,但还需要进行更多的探 索。 参考文献：何向明,刘琳。组蛋白去乙酰化酶及其抑制剂与结直肠癌 的关系。临床肿瘤学杂志，2009,14（3）:270-273. HDACi Targets beyond chromatin HDACi Targets beyond chromatin 本文介绍了 HDACs，在基因调控中发挥重要作用。HDACi 能诱导 组蛋白乙酰化和抵消异常基因的表达。另一方面，HDACi 治疗也可 以导致基因表达下降，并针对 HDACs 的影响比对染色体要大。HDACi 引起非组蛋白乙酰化，它可以改变信号。此外，HDACi 可以促进原 癌基因退化。 乙酰化组蛋白提供了一个更加开放的染色质结构这与基因的激 活相关。HDACi 可以改变基因的表达模式，可诱导生长停滞，分化 或在体外和体内肿瘤细胞凋亡。若组蛋白乙酰化发生异常，可以影 响基因表达，细胞信号，酶的活性，蛋白定位，蛋白质的稳定性和 蛋白质相互作用。HATs 和 HDACs 的失控管制及 HDACs 的异常表达已 在不同类型的肿瘤中观察到，蛋白乙酰化的平衡发生了改变导致细 胞转化和癌症的出现。因此改建非组蛋白的乙酰化模式异常，被认 为在肿瘤治疗中的一个较好的办法。非组蛋白乙酰化的一个突出目 标是肿瘤 p53 基因，它可以乙酰化在多个不同的乙酰赖氨酸中，结 果是 DNA 结合增加或使 p53 的转录活性降低。类似 NF - JB P65 的 乙酰化， 可以通过赖氨酸乙酰化的特定位点起到正面或负面的影响。 还有，乙酰化可以干扰其他翻译后的修饰，如磷酸化，或泛素化。 乙酰化的蛋白质往往导致一些进程的改变， 这些进程是细胞存 活的关键。HDACi 通过抑制去乙酰化酶活性诱导蛋白质的乙酰化， HDACi 还可以通过直接或间接的机制改变的几种蛋白质的周转。在 本文中重点介绍了 HDACi 介导的通过调节丰富的酶泛素 - 蛋白酶 体来间接耗尽（原）癌基因蛋白的途径。此外， 还总结了细胞因子 和 HDACi 依赖串扰信号通路刺激乙酰化的 STAT/NF-kB。 途径：乙酰化依赖的信号串扰途径途径：乙酰化依赖的信号串扰途径 一般 NF-B 系列由五名成员组成：NF-B p105/p50，NF-B P65，NF-B p100/p52，RelB 基因和 c - Rel。这些转录因子调节 控制重要细胞的许多基因的表达如分化，增殖，炎症过程，和细胞 死亡。NF- JB 的增加与炎症性疾病，恶变及肿瘤的进展有密切的联 系。NF- JB（IjBs）蛋白抑制剂使细胞质 p65/p50 异源二聚体保持 处于非活动状态的。刺激诱导活化 IjB 激酶（IKK）磷酸化，导致核 转 NF- JB 和 NF- JB -依赖的基因表达。乙酰化是 NF- JB 信号的关 键。NF- JB 蛋白乙酰化能改变其活动和提高调节因子或抑制 NF- JB 信号。 本文 重点介绍 STAT 的乙酰化相关的 NF- JB 信号。STAT 蛋 白是转录因子家族，他有七部分组成。STATS 显示在一些刺激下， 包括细胞，并激活细胞因子和生长因子。经配体结合到细胞表面与 受体结合，STAT 同源或异源绑定到磷酸化的酪氨酸残基受体上，并 激活通过酪氨酸磷酸化的 JAKs。 激活的 STATS 随后转运到细胞核内， 他们在那里通过结合，以促进基因的表达。基于不同的信号转导通 路和目标基因，多样的 STAT 家庭成员可以抑制或促进恶性肿瘤。 细胞因子介导的细胞凋亡和抑制细胞增长与 STAT1 的信号。因此， STAT1 被广泛接受为一个负调节细胞转化和增殖。 当进行各种刺激时，结构相关的 STAT1 和 STAT3 的蛋白质进行 乙酰化。 他们的可逆赖氨酸乙酰化介导的 HATs 和 HDACs 可以与 STAT 蛋白关联。细胞因子不仅诱导 STAT3 的磷酸化，同样可以唤起其乙 酰化。K48 和 K87，在 STAT3 蛋白的 N 端结构域范围内， 研究显示 它们对 STAT3 靶基因的表达发挥了关键作用。N -端乙酰化是 STAT3 的 P300 和 STAT3 的转录活动必要的一步。 STAT1 和 NF - JB 信号的潜在的串扰已在 STAT1 的 NF JB 上 产生负面作用。在黑色素瘤和纤维肉瘤细胞中，TSA，丙戊酸钠，和 细胞因子与 IFN - A 诱导的 STAT1 表达和乙酰化有关， 它们诱导细 胞的凋亡。STAT1 的直接链接能诱导细胞凋亡， STAT1 表现阳性细 胞敏感性增强。STAT1 目标指向对其他信号通路的基因变化时，黑 色素细胞的基因表达分析处理与 HDACi 没有表现出变化 。 乙酰化的 STAT1 与 NF - JB p65 的相互作用，降低了核 P65 和调节 NF - JB 信号负面作用。因此，HDACi 和干扰素通过一个乙酰化的 DNA 结合 及靶基因的表达来减少 NF JB。 赖氨酸 K410 和 K413， 位于 STAT1 的 DNA 结合域，特别是 HATCBP 的残留物对 HDACi 或 IFN A 的治 疗。重整 STAT1 的空细胞与伪-乙酰（K410Q， K413Q 和非乙酰化 STAT1 的突变体（K410R，K413R） 进一步揭示了乙酰化介导的抑制 NF - JB 活动通过 HDACi 和 IFN - A 呈现细胞凋亡诱导纵容。 下图是 STAT1/NF-jB 信号串扰。HDACi 和干扰素介导的乙酰化 对 STAT1 的 NF- JB 信号和 NF- JB p50/p65 异源二聚体的转录活性 的干扰抑制。 HDACi和干扰素诱导STAT1 的乙酰化，从而调节NF - JB活动本 文提出了一个模型， 乙酰化的STAT1 结合隔绝在细胞质中的NF JB 来干扰NF - JB功能。研究结果表明，STAT1 乙酰作为一种分子开 关，它允许STAT1 和NF - JB结合，从而减少NF - JB信号。这些研 究结果可能有助于了解HDACi如何诱导抑制HDAC活性 。STAT1 的乙 酰化可以抑制亲肿瘤基因NF - JB活动及体内靶基因的表达。此外， 黑色素瘤和纤维肉瘤细胞在治疗中，IFN - C导致STAT1 的乙酰化 核NF - JB水平和NF - JB -依赖的基因表达减少。并且持续的NF - JB激活与炎症 ， ，可以导致癌症。 通过这篇文章了解到蛋白乙酰化和基因表达调节蛋白是稳定 的，能够影响细胞信号传导，细胞增殖和凋亡。蛋白乙酰化干扰其 他转录后的修饰如泛素化，防止或诱导蛋白酶（原）癌基因。此外 HDACi诱导废除那些增强降解功能相关蛋白质，如FLT3 基因，突变 的p53 基因。 参考文献：Marc Buchwald,Oliver H.Kramer,Thorsten Heinzel. HDACi Targets beyond chromatin. Cancer Letters, 280(2009):160167. Total Synthesis and Biological Mode of Action of Largazole: A Potent Class I Histone Deacetylase Inhibitor Total Synthesis and Biological Mode of Action of Largazole: A Potent Class I Histone Deacetylase Inhibitor 本文主要介绍了高效天然物质 largazole 的有效全合成及其活 性代谢产物 largazole 巯基。研究表明 largazole 是亲药物质，它是 由 3-hydroxy-7-mercaptohept-4-enoic acid 来激活，生成活性代谢 产物 2 （largazole 巯基） 。它是异常有效的 I 类组蛋白去乙酰酶抑 制剂， largazole 和 2 被测有 FK228 和 SAHA 来抑制乙酰化酶 1， 2， 3， 6 端。(S)-3-hydroxy-7-mercaptohept-4-enoic acid 是一个重要的 一些细胞毒性的天然产品，包括 FK228 (FR901228),FR901375,和 spiruchostatin,所有这些是已知的组蛋白去乙酰酶抑制剂 （HDACi） 。 组蛋白去乙酰酶是一种锌金属酶， 在染色质上它催化水解乙酰化赖氨 酸残基，从而调节真核生物转录。本论文对 HDACi 的合成，结构优化 做了一定的工作。 FK228, FR901375, and spiruchostatin 这三个天然化合物在 体 内 和 体 外 被 还 原 裂 解 的 二 硫 键 激 活 ， 显 现 出 (S)-3-hydroxy-7-mercaptohept-4-enoic acid 的自由巯基，用来协 调 HDACs 上的 Zn2+产生强抑制作用。通过 L -半胱氨酸甲酯修饰获得 符合立体化学要求的 R - methylcysteine 亚基如下： Largazole（1）和 Largazole 硫醇的全合成 这篇文章表明largazole是在亲药物， 它必须被转换成其活性形式自 由巯基 2，与锌结合，在这巯基提供了最有力的和有选择性的的 HDACi。 Largazole 扮演者一个双重角色，有更好的细胞渗透性， 允许细胞内的自由巯基进出。由于FK228，FR901375 和 spiruchostatin面的共性及3-hydroxy-7-mercaptohept-4-enoic acid作为 还原不稳定二硫化物单位，其他保护和释放，利用这一强 有力的锌结合臂策略，在新的分子脚手架中是比较明显的。 参考文献： Albert Bowers,Nathan West,Jack Taunton,|Stuart L. Schreiber,James E. Bradner,and Robert M. Williams. Total Synthesis and Biological Mode of Action of Largazole: A Potent Class I Histone Deacetylase Inhibitor。J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130（33）：1121911222。 Structural requirements of HDAC inhibitors: SAHA analogs functionalized adjacent to the hydroxamic acid Structural requirements of HDAC inhibitors: SAHA analogs functionalized adjacent to the hydroxamic acid SAHA是HDACi的一种有效的治疗抗癌药物，为了更好的了解 HDACi的结构要求，一种能连接相邻的金属结合物取代SAHA的小分子 库合成出，相邻的一个取代SAHA存在，导致抑制作用下降800 - 5000 倍，表明HDAC抑制剂与附近金属结合基团取代将在微摩尔，而不是纳 摩尔范围的抑制活性。在癌症的临床试验HDACi的治疗的显着特点包 括金属结合基团，碳连接器和封盖组. 基于对晶体分析，封盖组溶解 暴露出来，与附近的氨基酸相互作用，而金属结合基团驻留在蛋白质 内，起催化作用如下图。这种连接有位置的限制和提高金属与蛋白质 的亲和力的作用。 前HDACI设计强调封盖组和金属结合的基团的修改。 在金属结合基 团的情况下SAHA 包含羟肟酸，而其他抑制剂含有巯基，环氧化物， 羧酸等。 为了探测HDAC抑制剂的结构要求，SAHA取代类似物与毗邻羟肟酸 进行了测试。 合成了一些SAHA类似物， 在C2位置上进行各种疏水取代。 选择疏水取代是因为晶体HDAC的蛋白质的分析表明， 周边连接器链的 活 性 位 点 残 基 是 疏 水 的 。 小 分 子 的 合 成 路 如 下 ： (i) PhNH2, AlMe3, THF, 98%; (ii) MsCl, TEA,CH2Cl2, 99%; (iii) aNaH, dimethylmalonate, THF; bmesylatefrom (ii), THF, reflux, 90%; (iv) NaH, RX, THF, reflux, 3398%; (v)aLiCl, H2O, DMSO, reflux; bNaOH, MeOH, reflux, 6783%; (vi)Ethyl chloroformate, N-methylmorpholine, NH2OH, MeOH, 1024%; (vii) CDI, TEA, NH2OBn, THF, reflux, 7591%;(viii) H2, Pd C,MeOH, 48%; (ix) BCl3, CH2Cl2, 8485%. SAHA类似物的HDAC的抑制活动采用体外荧光活性测定， IC50值通过拟 合成一个S形的剂量-反应曲线得到。 SAHA类似物抑制HDAC活性在微摩 尔范围内。虽然SAHA类似物显示抑制活性在微摩尔的范围内，与 SAHA(90 nM)或MS-275 (3.2 lM)比较都有抑制活性下降的表现。表明， 任何基团，不论大小，只要毗邻羟肟酸，与取代类似物相比都会使抑 制活性下降。 一些HDAC抑制剂与SAHA比较保持类似的纳摩尔药性， 还包含一个 内部环相邻的金属结合基团的碳连接器。 SAHA取代类似物在C2位置上 显示微摩尔的IC50值， 表明只有较小的空间位阻空间位阻环境在羟肟 酸附近，HDAC活性部位是显著密闭的。HDAC抑制剂与附近的羟肟酸取 代在微摩尔的范围内，有抑制活性。 参考文献：Anton V.Bieliauskas,Sujith V.W.Weerasinghe and Mary Kay H.Pflum. Structural requirements of HDAC inhibitors: SAHA analogs functionalized adjacent to the hydroxamic acid. Bioorganic II类包括HDAC4，5，6， 7，9，和10（在细胞核和细胞质中发现）;类包括SIRT1的7; IV类 包括HDAC11，拥有两个I类和II HDACs.13的功能I，II类和IV化酶（古 典化酶）同源序列结构和所有需要锌离子的催化活动。 一。HDACsI和癌症（1型，2，3和8的表达和功能） HDAC1和HIF1a的表达与胰腺癌患者差的预后有关， HDAC1在早期 胃癌的60（GC）标本样品中与正常组织相比。最近在293 个GC样本 的研究证实了这一观察， 直接关联升高I类HDAC的表达与淋巴结蔓延， 并发现这种表达胃癌患者生存的独立预后指标。HDAC1和HDAC5和7的 表达在大肠癌中（CC）高于在乳腺，肾或膀胱癌癌。162BC个样品的 另一个的研究高HDAC1的表达与更好的生存是密切相关的，淋巴结阴 性的地位，小的肿瘤的尺度。两者合计，这些数据表明，HDAC1过度 表达，直接关系到去分化，增强扩散，并在这些类型的癌症的入侵和 相关先进的疾病，预后较差。然而，这些研究主要集中单纯HDAC1。 HDACI的非特异性抑制剂酶曲古霉素A（TSA），作为口腔鳞癌（OSCC） 的治疗后，在体外研究表明，TSA的诱导细胞周期在G1的抑制，促进 细胞生长停滞和加强与伽玛溶瘤病毒治疗。其他实验表明，在口腔鳞 状细胞癌细胞内HSC - I类和II的体外抑制扰乱了细胞内的氧化还原 平衡，造成最大的细胞凋亡在G0 /G1期时，在顺铂化疗结合时。 因此，HDAC的抑制，不仅改变了组蛋白乙酰化模式也影响细胞凋亡过 程， 加强顺铂诱导细胞凋亡 。由同一组的一个最近的研究表明这口 腔鳞癌中的一个重要作用是，有内质网应激介导的机制发挥作用，导 致蛋白磷酸酶1调节Akt的去磷酸化。在舌鳞癌细胞（Tca8113细胞） 的实验中也显示，TSA的诱导逮捕G2 / M期，细胞凋亡，并上调促凋 亡蛋白Bax和向下的调控抗凋亡蛋白Bcl - 2和BCL XL。 HDAC1已被描述为一个p21和p27的CDK抑制剂 阻止在小鼠胚胎干 细胞，HDAC1 抑制在过渡G1或G2 / M期细胞周期阶段，损失有丝分裂 的细胞的数量，细胞生长受到抑制，并增加细胞凋亡的百分比。从而 起到抗癌的作用。 同样，在宫颈不典型增生和入侵癌中，HDAC2与HDAC1比较在过渡 区表现出明确发育不良染色质。此外，HDAC2，HDAC1和3的表达与晚 期的疾病以及 在GC，CC和PC中的预后差有关。HDAC2水平与年龄，性 别， 或病人的口腔习惯没有显著相关， 但较高的水平与癌症晚期阶段， 肿瘤较大大小和淋巴结转移有关。 口腔鳞癌患者有较高的HDAC2表达， 晚期肿瘤较大规模或阳性淋巴结淋巴结转移，其生存期较短。HDAC2 细胞控制功能的研究，使用攻击在宫颈癌细胞模型，证明了细胞凋亡 增加与有较高的p21Cip1/WAF1表达和独立。 二. HDACsII和癌症 HDACsIIa（类型4，5，7和9） HDACsIIa的四名成员的关系已经表达在BC，CC和肾和膀胱癌中。上调 HDAC4，在CC中比在肾，膀胱中HDAC5和7显示出较高的活性 。 HDAC4和6相关基因势必影响HIF1， 并调节其转录活性在肾细胞癌中的 细胞.HDAC5被发现与转录因子GATA -1相互作用，从细胞核向细胞质 后，红细胞分化。HDAC7抑制改变内皮细胞的形态和迁移及自己的能 力，在体外形成毛细管状结构，但它粘附，增殖，因此没有效果。在 癌症患者中，HDAC7也可能是抗血管生成治疗的候选目标。 HDACsIIb （类型6和10） 在对90个口腔鳞癌的样本研究中，被发现在肿瘤组织中HDAC6的表达 显著比在正常口腔鳞癌组织高。HDAC6的mRNA和蛋白的表达比在正常 口腔角质形成细胞衍生口腔鳞癌细胞株要高。HDAC6在早期阶段（阶 段I和II）的表达比在晚期（，期）显著较低。肿瘤中 HDAC6mRNA表达趋向响应比水平低的内分泌高。 HDAC6可作为一个预测 内分泌治疗的反应，并作为指标. HDAC6过表达增加了迁移胚胎成纤 维细胞，特异性抑制HDAC6的减少。 HDACIV（11类型） HDAC11已与ARHI的抑制紧密联系在一起，肿瘤抑制基因。HDAC1，3 和11 在ARHI启动子活性和激活内源性ARHI基因的转录有着明显增 加。此外，抑制 HDAC11的siRNA或曲古霉素的乙酰化也增加，表明这 是一种抑制这种基因的转录因子。 每个HDAC的家庭有一个共同的的特定功能，赋予其成员在不同的 癌症细胞调节的重要作用流程。 HDACis是一个有前途的有针对性的抗 癌药物诱发的组细胞死亡抗癌药。 本文作者也对以后重点研究的目标给予了指出，首先，要解决缺 乏系统性的HDAC所有家庭成员在口腔鳞状细胞癌功能的研究， 或到具 体的抑癌基因或其他影响非组蛋白脱乙酰处理相关的致癌作用。第 二， 以满足需要制定亚型选择性HDAC抑制剂并最大限度地减少这些药 物相关的毒性。进一步的研究需要在体外报告，以确定是否和活检结 果HDAC2和HDAC6表达和体外数据其他化酶在口腔鳞癌的高度肿瘤特 异性。 参考文献：A.Iglesias-Linares, R.M.Yaz-Vico,M.A.Gonz lez-Moles. Potential role of HDAC inhibitors in cancer therapy: Insights into oral squamous cell carcinoma. Oral Oncology 46 (2010) 323329. Histone deacetylase inhibitors and genomic instability Histone deacetylase inhibitors and genomic instability 大多数的研究是HDACis对基因转录调控的影响。 HDAC的抑制也会 导致基因组不稳。这种现象，常被被忽略，可能会导致这些药物的细 胞毒作用。HDACis敏感的DNA外源性基因毒性损害和诱导产生活性氧 物种。此外，HDACis目标细胞的有丝分裂染色体分离。本文对DNA损 伤与修复，HDACI治疗的影响，及染色体分离控制进行了总结。 1. HDACis和DNA损伤与修复 组蛋白HDAC的抑制引起染色质结构的变化。这些变化可能暴露 DNA通常是受到染色质损害而保护的部分。HDAC的抑制也可能会 影响DNA修复基因的表达和破坏微调的表达时机， 导致对DNA损伤 和积累细胞反应链断裂和修改的基地的不当。 HDAC的抑制可能间 接导致诱变效应，通过DNA的修复调节异常机制。 1.1通过HDACi认识到外源DNA的损伤 HDACi丁酸钠增强体外细胞放射敏感性。 由于HDACis的这些研究 结果和发展表明它作为一种较好的抗癌药物。HDAC的抑制由 LBH589，TSA和SAHA 稳定和增强红外诱导磷酸化。HDACis容易辐 射诱发杀死肿瘤细胞，以保护皮肤健康的组织。在一个HC -毒素 诱导磷酸增加，H2AX的疫源地观察所有的药物，直接或间接，引 起双链断裂。这说明：HDAC的抑制稳定双链断裂或增加DNA双链 断裂的敏感性。在裂殖酵母中，HDAC复合物的组成部分突变株对 基因毒性剂高度敏感的，大量积累双链断裂。同样的研究还表明 这些菌株增加反义转录，提示双链断裂可能引发的RNA - DNA的 存在杂交品种，已知结构的诱发基因组不稳定性。 1.2 HDACi和双链断裂的修复机制 大多数双链断裂是由非同源末端连接修复（NHEJ）在细胞 周期的G1期，而可用性的一个姐妹染色单体以下的DNA复制允许 同源重组（HR）修复在S期和G2阶段。HDACis本身并不能诱导DNA 双链断裂，但诱导的DNA损伤反应，生成不稳定的DNA结构，组蛋 白乙酰化/脱乙酰对DNA损伤反应也很重要。 HR激发组蛋白乙酰化 H3和H4的N -端尾部侧翼的DSB，化酶Rpd3研究Sir2和Hst1参与脱 乙酰的一步，RPD3突变体显示到双链断裂的敏感性。此外，RPD3 去乙酰化的赖氨酸16在组蛋白H4上，NHEJ只能修复附近的DSB。 因此，RPD3突变体也扰乱NHEJ，表明HDAC活性也参与了NHEJ能介 导的争端解决机构修复。 染色质免疫沉淀数据表明化酶参与恢复 染色其原来的构象期间的最后一个步骤DSB的修复过程。治疗 HDACis TSA，SAHA，MS 275，HDAC42使Ku70乙酰化，它是一 个关键NHEJ组件，并对前列腺癌细胞DNA损伤剂很敏感。这项研 究表明，Ku70乙酰不影响其天然的合作伙伴形成。HDACis可以也 影响HR组件进行编码的基因的表达.HDAC的抑制似乎促进一代多 效性的机制和稳定的DNA双链断裂。敏感的DNA外源基因毒性损 害， 损伤DNA “组蛋白密码” 的功能， 并下调DNA修复机制的活动。 HDACis出现影响目标基因组稳定性及各种细胞的基因组监 控机制。 这种多种的效果也许可以解释为什么组合HDACis和其他 基因组定位剂，具有不同的作用机制，往往表现出协同效应。各 种潜在基因HDACi的目标和HDAC抑制对细胞功能的影响，应考虑 优化时HDACi的基础抗癌疗法。多效性的非特异性的HDAC抑制效 果针对一个给定的细胞功能时可能会妨碍治疗如转录，DNA修复 或有丝分裂等。 作为涉及的每个目标单一， 或一小部分， HDACi他 的功能和设计都是具体的，HDACis的（S）仍然是一个优先选择。 参考文献：Grgory Eot-Houllier , Graldine Fulcrand , Laura Magnaghi-Jaulin ,Christian Jaulin . Histone deacetylase inhibitors and genomic instability. Cancer Letters 274 (20 169176. 09) 能杀伤乳腺癌MCF27细胞 能杀伤乳腺癌MCF27细胞 7 细胞 素的激活作用,促进乳腺 , 剂能够增强非组蛋白Hsp90的乙酰化水平,抑制Hsp90 的分子 HDAC抑制剂FK228通过阻断Hsp90功HDAC抑制剂FK228通过阻断Hsp90功 本论文主要研究组蛋白去乙酰化酶抑制剂FK228对乳腺癌MCF2 系ER的清除作用,并对其抗肿瘤作用机制进行深入研究。作者 用MTT比色法测定FK228对MCF27细胞杀伤的剂量2时间2效应关系;流 式细胞仪分析细胞周期的改变;蛋白印迹及免疫共沉淀实验检测细胞 内蛋白表达水平及翻译后修饰的变化。 雌激素受体(ER)作为转录因子,经雌激 细胞的增殖,在乳腺癌的发生及发展过程中扮演着重要角色。因此, ER已经成为抗肿瘤治疗的有效靶点。 因而阻断雌激素与ER的结合 抑制基因转录,抑制肿瘤细胞增殖,起到抗癌作用， 但是会出现耐药现 象。 研究表明,由于ER的存在,它能与细胞内多种生长因子受体及激 酶发生交互作用,激活促进肿瘤增殖的信号通路,这也是介导耐药产 生的重要原因之一。因而，促进ER的降解已成为乳腺癌治疗的一种 新的策略。 HDAC抑制 伴侣活性,导致其多种底物蛋白如Her22、 AKT等的降解,从而发 挥抗肿瘤作用。 FK228作为一种新型的抗肿瘤药物,已进入期临床实 验。 实验部分： 偶氮唑蓝(MTT)实验 将对数生长期的MCF27 细胞 以7 104 /ml的密度接种于96孔板,每孔100l;分设对照组和不同 , FK228 癌症的进展扮演着重要角色， 因此设法通过促进ER的降解而 四甲基 浓度的FK228加药组,每一浓度设三个复孔。 分别在药物作用后第0天、 1、2 及3天,每孔加入20l、5%的MTT, 37 继续培养4 h后每孔加 入100l裂解液,置培养箱过夜。次日于Immunoskan340 酶联仪上于 540 nm波长读取各孔A540 (OD540 )值,绘制细胞生长曲线。细胞存活 率计算采用如下公式:细胞存活率=用药组A 平均值/未用药组A 平均 值100%。以统计软件SPSS 11. 0进行配对样本t检验。 结果：FK228 体外可有效杀伤MCF27 细胞MTT测定结果显示 对MCF27细胞具有明显的杀伤活性,其作用具有明显的时间依赖性。 不 同浓度FK228处理组与对照组比较,细胞增殖明显抑制,差异具有显著 性。 ER在 降低其表达水平,抑制肿瘤细胞的增殖,有可能成为癌症耐药患者新 的治疗策略。HDAC抑制剂FK228作为新型抗肿瘤药,具有高效、低毒的 特性,有效抑制肿瘤增殖,促进肿瘤分化。FK228能够快速促进ER的 降解,通过相对荧光素酶报告基因活性测定发现:伴随ER的降解,ER 的转录活性也明显下降。ER是Hsp90的底物蛋白,通过抑制Hsp90 的活性,可以促进ER的降解。 Hsp90抑制剂通过抑制Hsp90功能,促进 ER与Hsp90解离并经泛素2蛋白酶体降解。 研究发现类组蛋白去乙 酰化酶HDAC6是Hsp90的去乙酰化酶; 广谱型HDAC抑制剂,如LAQ824 及SAHA等, 可通过抑制HDAC6 活性, 从而增强Hsp90的乙酰化修饰, 抑制Hsp90的分子伴侣功能,促进其底物蛋白的降解。FK228是类 HDAC抑制剂, FK228 也能够明显增强MCF7细胞中Hsp90的乙酰化,并 抑制其分子伴侣功能。 FK228通过增强Hsp90的乙酰化,抑制Hsp90的分 子伴侣功能,介导ER及其他Hsp90 的底物蛋白的降解。这些信号蛋 白在细胞的增殖、生存中发挥着重要的作用,其清除直接导致了磷酸 化Erk及磷酸化Akt激酶水平降低,从而灭活细胞内信号通路, 诱发细 胞凋亡。研究结果为FK228用于临床乳腺癌治疗提供了有价值的实验 依据,表明FK228有可能成为有效治疗乳腺癌,特别是对于抗雌激素治 疗产生耐药的患者有效的新型药物。 参考文献：易欣、赵名、张旭辉、杜芝燕、徐元基、于晓妉.组蛋白 组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制 组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制 HDACi能够有效抑制组蛋白去乙酰化酶的活性，促进组蛋白及非 组蛋 去乙酰化酶抑制剂FK228通过阻断Hsp90功能杀伤乳腺癌MCF27细胞. 中国癌症杂志、2007.17（5）349-353. 白的乙酰化修饰， 在转录和翻译后修饰水平调控肿瘤靶蛋白及凋 亡相关蛋白的表达和降解，活化凋亡信号通路，诱导肿瘤细胞凋亡. 抑制抗氧化蛋白的表达，提高细胞内活性氧的水平，引起细胞的氧化 损伤。 氧化损伤诱导的细胞凋亡也是HDACi杀伤肿瘤细胞的重要机制。 乙酰化主要发生在蛋白质多肽链的赖氨酸残基上， 由组蛋白乙酰化酶 HAT和去乙酰化酶HDAC共同调控。乙酰化的组蛋白与DNA分离，裸露的 DNA与转录因子结合，促进基因表达。组蛋白处于低乙酰化状态，凋 亡和分化相关基冈的表达受到抑制，细胞过度增殖与转化。 1. HDACi诱导肿瘤细胞凋亡的机制 细胞凋亡信号转导通路主要包括死亡受体和线粒体凋亡信号转导通 蛋白，阻断抗凋亡信号转导通路，促进细胞 路. HDACi通过促进死亡受体信号通路中关键蛋白的表达，活化死亡 受体信号通路，从而杀伤肿瘤细胞。线粒体凋亡信号通路,在化疗药 物诱导细胞凋亡的过程中具有重要的调控作用，受Bcl-2家族蛋白调 控。Bcl一2家族蛋白是一类调控细胞凋亡的蛋白，主要分为2大类： 一类是只含BH3结构域的促凋亡蛋白，包括Bax、Bid、BclxS、Bim和 Bmf等，另一类是抗凋亡蛋白，包括Bcl一2和BcI-xL，这些蛋白过表 达后与Bcl-2家族中的促凋亡蛋白结合形成异源二聚体，阻断Cyt C 和AIF的释放，抑制细胞凋亡。HDACi通过调控Bel一2家族蛋白的表达 和亚细胞定位，活化线粒体凋亡信号通路，诱导细胞凋亡.FK228转录 激活Bmf、Bim和Bax的表达，增强线粒体膜的通透性，活化线粒体凋 亡信号通路，诱导多种肿瘤细胞凋亡. 因此，HDACi通过调控凋亡信 号通路中促凋亡蛋白的表达和砸细胞定位，活化凋亡信号转导通路， 诱导肿瘤细胞凋亡。 2降解癌蛋白或抗凋亡 凋亡 多种肿瘤细胞中抑癌蛋白如p53等发生突变，癌蛋白如Raf等过表达， 导氧化损伤，促进细胞凋亡。 诱导 细胞凋 成为肿瘤治疗的靶点。 突变型p53和Raf等都是热激蛋白 HSP90的底物 蛋白，在肿瘤细胞中过表达并与HSP90结合，保持稳定状态，促进细 胞增殖，抑制细胞凋亡。FK228诱导HsP90的乙酰化修饰，使HSP90与 底物蛋白分离，促进Raf、erbB2及突变型p53的降解，从而抑制肺癌 细胞增殖，促进细胞凋亡。 3提高细胞内活性氧水平，诱 HDACi能够提高细胞内的活性氧ROS水平，引起氧化损伤， 亡。ROS具有较强的氧化性，能够引起线粒体膜的氧化损伤，增 加线粒体膜的通透性，促进Cyt c和AIF的释放，活化caspaBe信号通 路，启动细胞凋亡。ROS也能够引起DNA的氧化损伤，导致DNA双链断 裂，从而诱导细胞周期阻滞和凋亡。细胞内清除ROS的抗氧化系统由2 部分组成，第一部分为抗氧化酶类，包括超氧化物歧化SOD、过氧化 氢酶CAT和谷胱甘肽过氧化物酶GPx等；第二类是含巯基的小分子蛋 白，包括硫氧还蛋白Trx和还原性谷胱甘肽GSH等。当这些抗氧化蛋白 和酶类表达下调或还原活性被抑制时，ROS不能被有效清除并在细胞 内大量积累，从而引起细胞的氧化损伤，启动细胞凋亡。HDACi抑制 肿瘤细胞内抗氧化蛋白或酶类的表达，促进细胞内ROS的积累，诱导 肿瘤细胞凋亡。 SAHA能引起的ROS通过活化线粒体凋亡信号转导通路， 诱导细胞凋亡。HDACi单独使用或与其他药物联用时能够显著下调多 种白血病细胞中SOD、CAT及Trx等抗氧化蛋白或酶类的水平，从而使 细胞内ROS的积累，诱导肿瘤细胞凋亡。 ROS诱导的DNA氧化损伤能够引起细胞周期阻滞和凋亡，在HDACi杀伤 考文献：陈国柱，于晓婉.组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导肿瘤细胞 组蛋白去乙酰化酶抑制剂在缺血性卒