BMK1信号通路抑制剂通过BNIP3和BNIP3L抑制肿瘤干细胞

摘要

目的：众所周知，促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路对细胞的生存、增殖和死亡发挥着重要的作用。MAPKs信号通路都是三级级联酶促反应，即MAPKKK→MAPKK→MAPK。在哺乳动物中，已经确定的MAPKs信号通路有四种，分别是细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2），BMK1（也叫MAPK7或者ERK5），p38和JNKs信号通路。总的来说，ERK1/2和BMK1信号通路被激活后，细胞的增值率和生存率会提高；p38和JNKs信号通路更多的是调节细胞的死亡和增殖。尽管BMK1与ERK1/2的联系最紧密，但是BMK1与ERK1/2信号通路在干细胞和祖细胞中发挥着相反的作用。与此同时我们先前的研究结果发现敲低BMK1后会导致胚胎致死，这也表明了BMK1可能对保持细胞的干性方面发挥着重要的作用。此外BMK1信号通路与恶性肿瘤的许多特性有着紧密的联系，如BMK1与肿瘤的致瘤性、药物抗性、增殖和转移性。肿瘤干细胞是肿瘤中具有自我更新能力并能产生异质性肿瘤细胞的细胞。肿瘤干细胞和干细胞很相似，肿瘤干细胞具备干细胞的许多特性，并且能引起癌症的发生。肿瘤干细胞主要具有四个重要特征：即自我更新的能力、高增值能力、多分化潜能、耐药性。对于多数恶性肿瘤患者而言，可采用化疗、放射疗法及生物免疫治疗等方法来杀死大部分肿瘤细胞，但是却无法从根本上治愈肿瘤，传统的癌症疗法往往根除的是普通的肿瘤细胞，而使得肿瘤干细胞继续残留在肿瘤组织中，这就会导致肿瘤的复发。因此确定肿瘤干细胞和非肿瘤干细胞的关键通路对靶向治疗肿瘤干细胞以及找到靶向治疗肿瘤干细胞的方法非常重要。
　　方法：虽然可以通过靶向治疗的方法来治疗肿瘤干细胞，但是现在还没有找到有效的靶向药物来治疗肿瘤干细胞，这就使得化学疗法的发展变得缓慢。我们的研究表明大丝裂原活化蛋白激酶1（BMK1）的磷酸化不仅与胚胎干细胞、诱导性多能干细胞（iPS）密切相关还与肿瘤干细胞有关。丝裂原活化蛋白激酶激酶5（MEK5D）的活化和表达会激活大丝裂原活化蛋白激酶1（BMK1），从而增强肿瘤干细胞的自我更新能力（细胞球形成实验检测）、增殖能力（克隆形成实验检测）及形成肿瘤的能力。然而BMK1靶向抑制剂—XMD8-92可以抑制肿瘤干细胞的自我更新能力（细胞球形成实验检测）、增殖能力（克隆形成实验检测）及形成肿瘤的能力。通过RNA测序和微阵列数据分析我们发现BMK1抑制剂对在细胞凋亡方面发挥重要作用的BNIP3和BNIP3L的增加有着至关重要的作用。进一步研究发现，在敲低BNIP3和BNIP3L后，BMK1抑制剂—XMD8-92在抑制肿瘤干细胞的细胞成球能力和克隆形成能力的作用会明显减弱。
　　结果：1、BMK1的磷酸化不仅与诱导性多能干细胞有关还与胚胎干细胞肿瘤干细胞相关；
　　2、BMK1抑制剂有效的抑制肿瘤干细胞的自我更新和增殖的能力；
　　3、磷酸化的BMK1促进肿瘤干细胞的增殖、自我更新和致瘤能力；
　　4、BMK1抑制剂通过BNIP3和BNIP3L来抑制肿瘤干细胞的干性。
　　结论：总而言之，这些结果不但说明了BMK1在维持肿瘤干细胞的干性方面有着至关重要的作用而且还阐述了BMK1可能是肿瘤干细胞潜在的药物靶点。

目录

声明

前言

材料和方法

1材料

1.1 细胞株及菌种

1.2质粒

1.3细胞实验相关试剂

1.4核酸实验相关试剂

1.5 Western Blot 相关试剂

1.6主要仪器

1.7主要实验试剂的配置

2方法

2.1质粒转化和提取

2.2细胞培养

2.3转染

2.4稳定细胞系的筛选

2.5 BSA法蛋白浓度定量

2.6 Western Blot检测

2.7肿瘤细胞成球实验

2.8克隆形成实验

2.9 MTT实验

2.10细胞凋亡实验

2.11 使用C6进行流式细胞仪检测

2.12裸鼠体内成瘤实验

2.13诱导多能性干细胞

3 结果

1、BMK1的磷酸化不仅与诱导性多能干细胞有关还与胚胎干细胞肿瘤干细胞相关

2、BMK1抑制剂有效的抑制肿瘤干细胞的自我更新和增殖的能力

3、磷酸化的BMK1促进肿瘤干细胞的增殖、自我更新和致瘤能力

4、BMK1抑制剂通过BNIP3和BNIP3L来抑制肿瘤干细胞的干性

讨论

结论

参考文献

综述:ERK5的结构、调节通路和功能

攻读学位期间发表论文情况

致谢