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由机体正常生理条件下,或病理条件下所产生的醛酮类化合物如丙稀醛(acrolein),巴豆醛(crotonaldehyde), 4-羟基壬烯醛(4-HNE)和丙二醛(malondiadehyde)等,如果在体内积淀过多将对细胞内许多组分包括蛋白和核酸造成损害。这种损害将导致基因突变,染色体断裂,细胞信号通路异常,严重的损害将导致细胞凋亡或坏死。而细胞内相应的防卫系统可将该类有毒代谢产物氧化或还原。人类醛糖还原酶类似蛋白质1(ARL-1)是属于醛酮还原酶超家族的一个新成员,它在正常消化道中有较高表达,但对它的生物学功能还了解不多。该蛋白在原发性肝癌和肺癌中有极高表达,这说明ARL-1可能参与肿瘤的发生,发展或影响肿瘤细胞的药物敏感性。本研究探讨了ARL-1在直肠癌细胞对醛类化合物进行解毒中的作用。在研究中,检测了重组ARL-1对丙稀醛,巴豆醛,和4-羟基壬烯醛的酶活性,结果表明,ARL-1对丙稀醛(Km为0.110±0.012mM ,Vmax为3122.0±64.7nmol/mg/min),巴豆醛(Km为0.082±0.014mM,Vmax为2647.0±132.2 nmol /mg/min)和4-羟基壬烯醛(Km为0.031±0.007mM,Vmax为3296±245.9nmol/mg/min)都有较高的酶活性。通过EGFP/ARL-1融合蛋白在293T细胞内瞬时表达,发现与对照细胞比较,有EGFP/ARL-1融合蛋白表达的细胞在平板单细胞生长能力和软琼脂克隆形成能力方面增加了60%(p<0.05)。在5μM丙稀醛存在的情况下,有EGFP/ARL-1融合蛋白表达的细胞在其平板中的单细胞生长能力和软琼脂克隆形成能力是对照细胞的3倍,并且其在软琼脂中所形成的克隆远大于对照细胞。细胞毒性实验表明,EGFP/ARL-1融合蛋白在293T细胞内的表达明显减少高浓度丙稀醛(25μM及50μM)所引起的细胞死亡。通过两个化学合成的针对ARL-1的小分子双链RNA,即siRNA,我们将来源于直肠癌细胞系的HCT8细胞内ARL-1表达分别降低了60%和90%。细胞生长实验表明,ARL-1在HCT8细胞内表达的降低,明显导致细胞生长减慢。ARL-1表达水平降低的HCT8细胞其单细胞生长能力和软琼脂克隆形成能力与对照细胞比较均有明显下降。细胞毒性实验证明,ARL-1在HCT8细胞内表达水平的降低,使细胞对丙稀醛(25μm)的毒性变得更为敏感。我们用来源于直肠癌细胞系的RKO细胞和HCT8细胞分别建立了ARL-1稳定表达上调和下降的细胞模型。实验研究表明,ARL-1表达水平的稳定性改变,导致细胞对丙稀醛,巴豆醛,和4-羟基壬烯醛的敏感性发生显著变化。ARL-1在细胞内的表达,不仅可以减少由这类醛酮化合物所引起的细胞毒性和DNA损伤,还可以降低由这类化合物所引起的细胞基因突变率。相反ARL-1表达水平降低,则明显增加了细胞对丙稀醛,巴豆醛和4-羟基壬烯醛的敏感性。我们的实验结果证明,ARL-1可以降低由反应性醛类化合物所引起的细胞损伤,揭示了ARL-1在细胞保护中所起的重要作用,这为进一步明确ARL-1在肿瘤形成以及在其他相关疾病病程中的作用提供了重要的实验依据和理论基础。结论:1细胞可通过ARL-1对丙稀醛,巴豆醛和4-HNE这三种醛类化合物进行解毒。2 ARL-1在HCT8细胞内表达水平的下调可以降低细胞的增殖速度。3 ARL-1在细胞内的存在可以减少由巴豆醛和4-HNE所引起的HPRT基因突变。4 ARL-1可以作为一种抗氧化性酶减少细胞内ROS的产生,降低细胞内由醛类化合物所引起的氧化应激。