褪黑素促进MCL-1抑制剂诱导白血病细胞凋亡的分子机制研究
批准号:
32100607
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
叶开琴
依托单位:
学科分类:
细胞衰老、死亡及自噬
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶开琴
中文摘要
BCL-2家族蛋白在白血病发生发展及耐药过程中起重要作用。MCL-1抑制剂是一类新型靶向药物,但是在临床试验上仍然存在毒副作用和耐药性等问题。我们前期发现,常用睡眠辅助药物褪黑素能显著增强MCL-1抑制剂对多种白血病细胞的杀伤效果,并极大降低药物的使用剂量。在多个血液瘤细胞系中发现,褪黑素能够特异性地激活死亡受体途径关键信号因子Caspase-8。此外,在Jurkat bak敲除细胞系中结果显示,褪黑素与药物诱导的细胞凋亡依赖于BAK/BAX。因此,我们推测褪黑素诱导的死亡受体途径凋亡可能是通过Caspase-8-BID-BAK/BAX通路来起作用的。本项目拟在前期研究基础上,利用生理生化、分子和动物模型等手段探讨褪黑素和MCL-1抑制剂联用诱导血液瘤细胞发生凋亡的分子机制。本研究不仅有助于揭示褪黑素和药物联用诱导细胞凋亡新的作用机制,也为褪黑素应用于临床治疗白血病奠定基础。
英文摘要
BCL-2 family members are closely related to the initiation and development of the malignant tumors, and as well as chemo-drug resistance. The MCL-1 inhibitors were recently developed as target chemo drugs for the treatment of many malignancies. Most of them are still under clinical trials, but already showed some severe side effects. Our previous results showed that, melatonin, which was currently used as sleep medicine, can promote the cell apoptosis induced by MCL-1 inhibitors with significantly reduced drug dosages. Importantly, our results showed that melatonin could activate the cell death signaling pathway by increasing the level of cleaved Caspase-8, indicating possible novel mechanisms of melatonin in the regulation of cell apoptosis in leukemia cells. Our previous results further showed that although melatonin and MCL-1 inhibitor could activate the cell death signaling pathway and induce the cell apoptosis, but the effect was still dependent on the BAK/BAX, indicating that melatonin and MCL-1 could coordinately induce the cell apoptosis via the Caspase-8-BID-BAK/BAX cascade. Thus, based on our previous results, this study aims to further investigate the molecular mechanism of melatonin and MCL-1 inhibitor in the regulation of cell apoptosis in leukemia cells, by using molecular, biochemical, cellular and animal experiments. This study will not only reveal the novel mechanisms of melatonin and MCL-1 inhibitor in the regulation of cell apoptosis in leukemia, but also provides evidences for melatonin being used as a promising adjuvant drug for the clinical leukemia trials.
BCL-2家族蛋白在白血病发生发展及耐药过程中起重要作用。MCL-1抑制剂是一类新型靶向药物,但是在临床试验上仍然存在毒副作用和耐药性等问题。有研究报道服表明服用MCL1抑制剂会产生毒副作用,包括造血、肝和心脏毒性,因此寻找到能使白血病细胞对MCL1抑制剂敏感的药物不仅可以推进MCL1抑制剂在临床上的应用也可以减轻药物的毒副作用。之前研究表明褪黑素是一种常用睡眠药物,其可促进化疗诱导的癌细胞死亡,同时保护正常细胞免受细胞毒性作用的影响。在本项研究中,我们发现褪黑素增强 MCL1 抑制剂S63845(S64315类似物)和 A-1210477诱导的白血病细胞凋亡且在十多种白血病细胞系中起作用。进一步分子机制研究表明,褪黑素/MCL1抑制剂的协同促凋亡是通过多种机制发挥作用,包括上调死亡受体通路、增加线粒体活性氧(ROS)、NF-κB信号传导和细胞周期停滞等,而非依赖褪黑素激素受体MT1和MT2方式。具体来说,抑制死亡受体通路能轻微减轻褪黑素对S63845的敏化作用,而抑制线粒体ROS也能部分减轻S63845/褪黑素联合诱导的细胞凋亡,而抑制线粒体通路则能完全消除这种敏化作用,这表明死亡受体和线粒体两种凋亡通路都参与其中。其次,通过组学研究发现,褪黑素下调了NF-κB信号转导,而NF-kB信号途径的抑制剂阿斯匹林和小白菊内脂也极大地增强了MCL1抑制剂诱导的细胞凋亡,表明MCL1抑制剂/褪黑素协同促进细胞凋亡的作用机制与NF-κB信号途径密切相关。此外,通过多组学数据分析显示AMPK信号途径与凋亡信号通路之间存在对话,我们推测抑制AMPK途径也能增强MCL1抑制剂诱导的细胞凋亡,基于推测和前期的研究成果,采用一系列的分子细胞生物学技术方法结合动物模型进行体内和体外的研究,明确了AMPK抑制剂可增敏BH3类似物诱导的细胞凋亡,揭示了AMPK抑制剂是通过调控BAD的去磷酸化水平和线粒体膜定位调控BH3类似物的敏感性。本项目不仅探讨褪黑素和MCL-1抑制剂联用诱导血液瘤细胞发生凋亡的分子机制,也挖掘出抑制AMPK信号通路同样也能增强MCL1抑制剂协同促细胞死亡且在体外体内均发挥良好的作用效果。本研究不仅有助于揭示褪黑素和药物联用诱导细胞凋亡新的作用机制,也为褪黑素应用于临床治疗白血病奠定基础,此外也推进MCL1抑制剂在临床研究应用进程奠定基础。
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