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JAK/STAT信号通路介导了所有细胞因子的信号传导。各种各样的细胞因子通过JAK家族4个成员和STAT家族7个成员的不同组合产生出相应的组织以及细胞特异性效应。JAK/STAT信号通路与炎症、肿瘤的发生发展有着密切的关系,因此该信号通路调控剂的开发是研究热点之一。天然化合物是目前化学药物的主要来源之一,筛选中草药植物中的活性成分,更是发现新的先导化合物的捷径之一,因此本文的主要研究目的是从常见中草药的化学组分中筛选具有调节JAK/STAT信号通路作用的先导化合物,并研究它们的作用机理。
首先,利用稳定转染STAT1/STAT3萤火虫荧光素酶报告基因的细胞筛选模型,对几百种中药组分进行了筛选,并得到一系列候选药物。本文第一部分对来源于湖北旋覆花的倍半萜烯内酯类化合物锦菊素(代号:NPLC006)抑制JAK/STAT3信号通路作用机理以及诱导肿瘤细胞死亡的机制进行了研究。NPLC006能够抑制细胞因子诱导的STAT3依赖的报告基因的表达,以及抑制细胞因子诱导及本底的STAT3酪氨酸磷酸化。深入研究发现,NPLC2006抑制JAK2蛋白的活性。该化合物可以与巯基发生共价反应,所以很可能通过与JAK2上的关键半胱氨酸的巯基发生反应后改变了其构象,从而抑制其活性。NPLC006对JAK/STAT3信号通路的抑制具有一定的选择性,它小影响生长因子信号通路,如EGF、PDGF和IGF-1通路。在功能方面,NPLC006能够显著抑制肿瘤细胞生长并诱导肿瘤细胞凋亡。
本文的第二部分内容是对卡瓦胡椒内酯之一的麻醉椒苦素(代号:NPLC182)上调JAK/STAT信号通路的机制进行了研究。NPLC182能够增强干扰素-γ诱导的萤火虫荧光素酶报告基因的检测活性,但是却不影响干扰素-γ诱导的STAT1的磷酸化。进一步研究发现,该化合物对STAT1的核转位以及调摔基因转录的功能并没有显著影响,所以NPLC182可能直接作用于荧光素酶。该报告基因的半衰期较短,游离的荧光素酶在细胞内非常容易被降解,而结合了底物或者某些抑制剂的荧光素酶会因构象改变而稳定,NPLC182能够延迟其柃测信号降低的时程,具有稳定荧光素酶的作用。而体外酶活实验检测,NPLC182可以抑制荧光素酶的活性,所以NPLC182对于萤火虫荧光素酶很可能具有基于抑制剂的蛋白稳定作用。文献报道,萤火虫荧光素酶可以与一系列吸入性全身麻醉剂结合,而卡瓦胡椒内酯的主要功能之一是作用于中枢神经系统,所以我们的发现为揭示卡瓦胡椒在体内的靶标蛋白具有提示作用。