PLoS ONE: Antrachinone G503 induce apoptosi nelle cellule cancro gastrico attraverso il mitocondriale Pathway

Estratto

G503 è un composto antrachinone isolato dai metaboliti secondari di un fungo mangrovie endofitica dal Mar Cinese Meridionale. Il presente studio chiarisce l'attività anti-tumorale ed il meccanismo alla base della G503. test di vitalità cellulare eseguito in nove linee di cellule tumorali e le due linee di cellule normali ha dimostrato che la gastrica linea di cellule di cancro SGC7901 è le cellule tumorali più sensibili G503. G503 indotta morte cellulare per apoptosi SGC7901. esposizione G503 attivati ​​caspasi-3, -8 e -9. Il pretrattamento con l'inibitore pan-caspasi Z-VAD-FMK e caspasi-9 inibitore Z-LEHD-FMK, ma non caspasi-8 inbibitor Z-IETD-FMK, attenuato l'effetto del G503. Questi risultati suggeriscono che la via apoptosi mitocondriale intrinseca, piuttosto che la via estrinseca, è stato coinvolto in apoptosi G503-indotta. Inoltre, G503 aumentato il rapporto di Bax a Bcl-2 nei mitocondri e diminuito il rapporto nel citosol. trattamento G503 ha provocato la depolarizzazione mitocondriale, c rilascio del citocromo e la successiva scissione della caspasi -9 e -3. Inoltre, si segnala che la via reticolo endoplasmatico apoptosi può essere attivata anche dal G503 inducendo Capase-4 scissione. In considerazione della bassa concentrazione inibitoria del 50% per le cellule di cancro gastrico, G503 può servire come un candidato promettente per la chemioterapia cancro gastrico

Visto:. Huang L, Zhang T, Li S, Duan J, Ye F, Li H, et al. (2014) Antrachinone G503 induce apoptosi nelle cellule gastriche cancro attraverso la mitocondriale Pathway. PLoS ONE 9 (9): e108286. doi: 10.1371 /journal.pone.0108286

Editor: Javier S. Castresana, Università di Navarra, Spagna

Ricevuto: 19 Aprile, 2014; Accettato: 19 agosto 2014; Pubblicato: 30 settembre 2014

Copyright: © 2014 Huang et al. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della Creative Commons Attribution License, che permette l'uso senza restrizioni, la distribuzione e la riproduzione con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore originale e la fonte sono accreditati

disponibilità dei dati:. Il autori confermano che tutti i dati sottostanti i risultati sono completamente disponibili senza restrizioni. Tutti i dati rilevanti sono all'interno del suoi file informazioni di supporto carta e

Finanziamento: Questo studio è stato sostenuto dal National Foundation, Natura, Scienza della Cina, Grant Numero:. 30.973.449, 81.172.163, 81.272.515, 81.272.338, 81.200.706; Progetto Speciale Nazionale chiave sci-tech della Cina, Grant Numero: 2009ZX09103-642, 2013ZX09102053; Programma per la stazione di Dottorato presso l'Università, Grant Numero: 20120171110053, 20130171110053; Key Project of Nature Science Foundation della provincia di Guangdong, in Cina, Grant numero: 10251008901000009; Chiave Sci-Tech Research Project della provincia di Guangdong, in Cina, Grant numero: 2011B031200006; Guandong Fondo di Scienze Naturali, Grant Numero: S2012010009250, S2012040006986; Chiave Sci-Tech Research Project di Guangzhou Comune, in Cina, Grant Numero: 2011Y1-00017-8, 12A52061519; Programma per giovane insegnante in Università, Grant numero: 10YKPY28; Changjiang studiosi ed innovativo gruppo di ricerca presso l'Università, numero: 985. Progetto PCSIRT 0947. I finanziatori avevano alcun ruolo nel disegno dello studio, la raccolta e l'analisi dei dati, la decisione di pubblicare, o preparazione del manoscritto

Conflitti di interesse: The autori hanno dichiarato che non esistono interessi in gioco.

Introduzione

la chirurgia, la radioterapia e la chemioterapia sono i trattamenti tumorali clinici primari. Tuttavia, la chirurgia e la radioterapia sono inefficaci nel cancro metastatico; se la chemioterapia viene utilizzata correttamente, la metastasi può essere inibito [1]. Per quanto riguarda la lotta contro il cancro lo sviluppo di farmaci, le antracicline sono i farmaci anti-cancro più efficaci [2]. Prodotti naturali da oceani sono importanti fonti di nuovi farmaci anti-cancro [3]. metaboliti di microrganismi marini con strutture uniche e le attività farmacologiche sono tipicamente usati come composti principali antitumorali [4]. composti antrachinonici, come la daunorubicina, doxorubicina, epirubicina e mitoxantrone, sono i farmaci più efficaci anti-cancro clinici [2]. L'antrachinone marino SZ-685C sopprime la proliferazione del cancro al seno umano [5] - [6] e cellule di carcinoma nasofaringeo umano (NPC) [7]. Huang et al. dimostrato che antrachinoni di rabarbaro, come emodina, aloemodina e reina, inibire la crescita e la proliferazione delle varie cellule tumorali, come adenocarcinoma polmonare, leucemia mieloide, neuroblastoma, carcinoma epatocellulare, carcinoma della vescica e altri [8].

il meccanismo dell'attività antitumorale di antrachinoni è principalmente coinvolto nei seguenti aspetti [9] - [10]: interazioni DNA tramite vincolante, intercalando e interferendo separazione del DNA a doppio filamento; effetti diretti a membrana; danno al DNA in risposta alla topoisomerasi II inibizione o la generazione di radicali liberi, come le specie reattive dell'ossigeno (ROS), e l'induzione di apoptosi tramite topoisomerasi II inibizione p53 funzionale o generazione di ROS. Inoltre, antrachinoni anche innescare l'apoptosi attraverso la JNK (chinasi c-Jun N-terminale) [11], Akt /PKB (Protein Kinase B) [5], [12] e percorsi mitocondriali [13] - [14].

G503 è un composto antrachinone isolato dai metaboliti secondari della mangrovia funghi endofiti No. 1403 dal Mar cinese meridionale [15] .Tuttavia, se G503 possiede potenziale anticancro come un composto antrachinone non è stata studiata. Pertanto, il presente studio è stato progettato per chiarire l'attività anti-tumorale del G503 e il meccanismo sottostante coinvolto.

Materiali e Metodi

Chimica e reagenti

3- (4 , 5-dimethylthiazol-2-il) -2,5-diphenylterazolium bromuro (MTT) e ROS scavenger N-acetil-cisteina (NAC) sono stati acquistati da Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Hochest 33342, carbossi-H2DCFDA, MitoProbe DiOC2 (3) kit di analisi e MitoProbe Transition Pore Assay Kit (M34153) sono stati ottenuti da Invitrogen (USA). Annessina V-FITC (fluoresceina isotiocianato) /PI (ioduro di propidio) L'apoptosi Detection Kit è stato acquistato da Keygen (Nanjing, Jiangsu, Cina). media RPMI1640 e siero fetale bovino (FBS) provenivano da Hyclon (Logan, UT, Stati Uniti d'America ).
caspasi-8 inibitore Z-IETD-FMK, caspasi-9 inibitore Z-LEHD-FMK e caspasi-famiglia inibitore Z-VAD-FMK erano da Calbiochem (Gibbstown, NJ, USA) e Beyotime (Cina). Anticorpi contro caspasi-3, caspasi-4, caspasi-8, caspasi-9 e anticorpi COXIV erano da Cell Signaling Technology (Beverly, MA, USA). Gli anticorpi contro il citocromo C
, Bax, Bcl-2, p38, p-p38 e anti-capra LGG-HRP erano da Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA, USA). Mouse anti-β-actina e antibodywere primaria anti-GAPDH da Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Anti-coniglio IgG-perossidasi e anti-IgG di topo-perossidasi sono stati da vettore (Burlingame, CA, USA) Kit di isolamento .Mitochondria è stato acquistato da Pierce (Pierce, IL, USA), kit di analisi delle proteine ​​sono stati acquistati da Bio-Rad (Hercules , CA, USA), e il kit di rilevazione ECL erano da Applygen Technologies Inc (Pechino, Cina).

fermentazione, estrazione e l'isolamento di G503 da Nigrospora
sp. No. 1403

NO.1403 è stato isolato dal legno decaduto di Kandeliacandel
(L.) Druce e reidentified come Nigrospora
sp. (Genebank numero di accesso: HQ891110), raccolti da Mai Po, Hong Kong, e un lago salato alle Bahamas. G503 è stato isolato e purificato dai metaboliti secondari di NO. 1403 [15]. colture starter sono stati mantenuti sulla farina di mais agar acqua di mare. Tappi di agar sostenere la crescita del micelio sono stati tagliati e trasferiti asetticamente in un pallone da 250 mL Erlenmeyer contenente 100 mL di terreno liquido (glucosio 10 g /L, peptone 2 g /L, estratto di lievito 1 g /L, NaCl _{2 g /L, pH 7,0 D). Il pallone viene incubata a 28 ° C. Dopo agitazione su un agitatore rotante per 3-5 giorni, il micelio è stato asettico trasferito in una beuta da 500 ml contenente il liquido colturale (200 mL). Il pallone è stato poi incubato a 28 ° C per 25 giorni
.}

Le culture (150 L) sono stati filtrati attraverso una garza. Il filtrato è stato concentrato a 5 L di sotto di 50 ° C ed estratta tre volte agitando con un uguale volume di acetato di etile. Gli estratti organici riuniti sono stati sottoposti ad una colonna di gel di silice, ed eluiti con un gradiente di etere di petrolio etile acetato per dare il composto.

Il composto è stato disciolto in dimetilsolfossido (DMSO) ad una concentrazione stock di 50 mmol /L e diluito a concentrazioni specifiche prima dell'uso

Cell cultura

HUVECs sono stati isolati dagli umani cordoni vena ombelicale di parturitions normali e colta a seguito di un protocollo descritto in precedenza [16] -. [ ,,,0],17]. le cellule del fegato Chang e linee di cellule tumorali Hone-1, CNE-2, 5-8F, HepG2, B7402, Rb, PC3, A549 e SGC7901, AGS sono stati mantenuti dal nostro laboratorio e coltivate in media RPMI1640 supplementato con 10% FBS, 100 U /mL di streptomicina e 100 U /mL di penicillina (Gibco) a 37 ° C in atmosfera umidificata al 5% CO _{2. Questo studio è conforme ai principi delineati nella Dichiarazione di Helsinki, approvato dal Comitato Etico Medico di Sun Yat-Sen University e consenso informato scritto è stato ottenuto dal donatore.}

La vitalità cellulare saggio

Le cellule sono state seminate ad una densità di 2 × 10 ^{4 cellule /ml in piastre da 24 pozzetti (HUVEC sono state seminate in piastre da 24 pozzetti rivestiti di gelatina). Quando le cellule hanno raggiunto una densità del 60% -70%, sono stati trattati con varie concentrazioni di G503 per 48 ore in terreno RPMI1640 (1 ml /pozzetto) senza FBS; i gruppi di controllo negativo sono stati trattati con PBS. Successivamente, 100 microlitri MTT (5mg /ml) sciolto in PBS è stato aggiunto a ciascun pozzetto ed incubato per altre 4 h per permettere la formazione di formazancrystals. I cristalli sono stati solubilizzati in 1 mL di DMSO in ciascun pozzetto. La densità ottica (OD) valori della soluzione viola che rappresentava la vitalità cellulare sono stati misurati a 570nm [18] - [19]. Dopo tre esperimenti indipendenti, la sopravvivenza delle cellule è stato calcolato utilizzando la seguente formula: la sopravvivenza (%) = (valore medio OD sperimentale /valore medio OD controllo) × 100%. I valori sono stati espressi come la concentrazione inibitoria del 50% (IC _{50), che è stata calcolata con il metodo della regressione nel range lineare.}}

Hoechst 33342 colorazione saggio

SGC7901 cellule sono state piastrate in 6 pozzetti ad una densità di 10 ^{5 cellule per pozzetto e trattate con concentrazioni G503 comprese tra 0 mmol /L a 40 mmol /l per 24 h. Le cellule sono state marcate con 10 mg /ml Hoechst 33342 [20] per 10 min a 37 ° C e osservati con microscopia a fluorescenza (Olympus X71-A12FL /PH).}

Annessina V-FITC /test colorazione PI

SGC7901 cellule sono state raccolte ad una densità di 5 × 10 ^{5 a 5 × 10 6 /mL dopo il trattamento G503 a concentrazioni comprese tra 0 mmol /L a 40 mmol /L per 24 h in 6 pozzetti; cellule trattate con 25 mmol /L colchicina sono stati usati come controllo positivo. Le cellule sono state poi lavate e colorate secondo le istruzioni del produttore (Annessina V-FITC /PI Apoptosis Detection Kit). Brevemente, le cellule sono state risospese in 500 microlitri di 1 × tampone di legame. Successivamente, 5 microlitri AnnexinV-FITC e 5 microlitri 20 ug /mL PI è stato aggiunto al campione e incubati a temperatura ambiente per 15 minuti al buio. I campioni macchiati sono stati poi valutati mediante citometria di flusso (Becton Dickinson, NJ, USA) per identificare le cellule apoptotiche.}

Determinazione del potenziale di membrana mitocondriale

cellule SGC7901 sono stati placcati in 6 pozzetti. Al raggiungimento di una densità del 60%, le cellule sono state trattate con 20 micromol /L G503 per 18 ore e poi raccolti per valutare il potenziale di membrana mitocondriale in base alle raccomandazioni del produttore (MitoProbe DiOC2 (3) Assay Kit). In breve, 1 × 10 ^{celle 6 /mL sono stati risospesi in 37 ° C PBS. I gruppi di controllo positivi sono stati pre-trattati con 1 ml di 50mmol /L CCCP a 37 ° C per 5 min. Tutti i gruppi sono stati poi trattati con 5 ml di 10 mmol /L DiOC _{2 (3) per 30 minuti a 37 ° C e valutati mediante citometria a flusso. Il potenziale di membrana mitocondriale è stato calcolato sulla base della seguente equazione:. Potenziale di membrana mitocondriale = (intensità di fluorescenza rossa) /(intensità di fluorescenza verde)}}

Rilevamento l'apertura dei mitocondri transizione della permeabilità Pore (mPTP)

cellule SGC7901 sono state seminate in piastre da 6 pozzetti. Al raggiungimento di una densità del 60%, le cellule sono state trattate con 20μmol /L G503 per 18h e raccolti per valutare l'apertura mPTP mediante citometria di flusso (Becton Dickinson, NJ, USA) secondo il protocollo del produttore (MitoProbe Transition Pore Assay Kit). In breve, ogni campione è stato suddiviso in 3 aliquote e trattati come segue: 1 aliquota è stata trattata con 5 ml 2 mmol /L calceina AM nel buio; aliquota 2 è stato trattato con 5 ml calceina AM e 5 ml 80 mmol /L CoCI _{2 al buio; e un'aliquota 3 è stato trattato con 5 ml calceina AM, 5 ml CoCI 2 e 5 ml di 100 micromol /L ionomicina. Le aliquote sono state poi incubate a 37 ° C per 15 minuti al buio. Dopo essere stato lavato con HBSS /Ca ^{2 + e ri-sospeso in 400 microlitri HBSS /Ca 2 +, le cellule sono state valutate mediante citometria di flusso entro 1 ora. La condizione di apertura mPTP è calcolato come segue: (fluorescenza aliquota 2- fluorescenza di un'aliquota 3) /(la fluorescenza del un'aliquota 1- fluorescenza di un'aliquota 3). Calceina AM penetra citoplasma e organuli compresi i mitocondri. CoCl 2 quenches calceina AM fluorescenza nel citoplasma ma non nei mitocondri. Calceina AM trasloca al citoplasma dai mitocondri quando si apre il mPTP, e la fluorescenza è attenuato da CoCI 2.}}

L'isolamento dei mitocondri delle cellule e il citoplasma

SGC7901 cellule sono state placcato in piastre da 100 mm; ogni gruppo è stato placcato in due piatti. Dopo aver raggiunto il 60% -70% di confluenza, le cellule sono state trattate con o senza 20 mmol /L G503 per 18 h. Dopo il trattamento, le frazioni mitocondriali e citoplasmatici sono stati ottenuti in base alle istruzioni del produttore (mitocondri kit di isolamento).

Western blotting

Come descritto in precedenza, le cellule sono state lisate in RIPA Buffer [21] . Le concentrazioni di proteine ​​dei mitocondri, citoplasma e whole-cell sono stati rilevati con il metodo BCA utilizzando il kit di dosaggio proteico Bio-Rad. In totale, 60 mg proteine ​​da ciascun gruppo sono stati separati da 12% o 15% di sodio dodecilsolfato-SDS-PAGE (SDS-PAGE). Le proteine ​​da SDS-PAGE sono stati trasferiti in una membrana PVDF. Dopo che i siti di legame non specifici delle membrane sono state bloccate per 1-2 ore a temperatura ambiente con tampone TBST contenente il 10% di latte non grasso, le membrane sono state incubate overnight a 4 ° C con l'anticorpo primario secondo le istruzioni del produttore. Gli anticorpi secondari con o senza fluorescenza coniugato ai relativi anticorpi primari sono stati incubati per 2 ore a temperatura ambiente. Le membrane con anticorpi secondari fluorescenti sono stati valutati utilizzando il sistema Odyssey (Li-COR, Nebraska, USA) per eseguire la scansione delle bande fluorescenti [22], e le membrane con anticorpi secondari normali sono stati visualizzati utilizzando il kit di rilevazione ECL per immunoblot. Le membrane sono state spogliate e ri-sondato con β-actina o anticorpi COXIV. β-actina è stato usato come standard interno per il lisato cellulare totale e estrazioni citoplasmatici, che COXIV stato usato come controllo per le estrazioni mitocondriali. L'analisi densitometrica delle bande è stata effettuata utilizzando Quantity One (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) [23].

L'analisi statistica

Tutti i dati sono stati presentati come media ± SD almeno triplicato determinazioni . software SPSS 13.0 è stato utilizzato per t-test e unidirezionale analisi di Student della varianza (ANOVA) in tutte le analisi statistiche. A valore P
0.05 è stato considerato statisticamente significativo in tutti i casi.

Risultati

G503-mediata inibizione della proliferazione è il più potente in SGC7901 cellule tra le 11 linee cellulari esaminati

Abbiamo utilizzato il test MTT per determinare se il G503 composto antrachinone è citotossico nei seguenti linee cellulari: due normali linee cellulari (cellule vena ombelicale umana endoteliali (HUVEC) e cellule del fegato Chang e nove linee cellulari tumorali (HONE -1, CNE-2, 5-8F, HepG2, B7402, Rb, PC3, A549 e SGC7901). Tutte le cellule sono state incubate con 0, 2,5, 5, 10, 20 o 40 micromol /L G503 per 48 h. vitalità cellulare sono stati misurati utilizzando il saggio MTT come noto, e l'IC _{50 valore per SGC7901 cells è il più basso, mentre l'IC 50 valori per le normali linee di cellule, le cellule del fegato HUVEC e Chang, erano significativamente maggiore di SGC7901 ( Tabella 1).}

G503 induce apoptosi nelle cellule di cancro gastrico SGC7901 e AGS

Dato che la linea cellulare SGC7901 era il più sensibile alle G503 delle linee cellulari undici esaminati (Tabella 1), si esaminato più approfonditamente la linea cellulare separatamente. SGC7901 cellule sono state colorate con Hoechst 33342 per determinare se l'effetto inibitorio è stato legato alla apoptosi. I risultati indicano un aumento del numero di cellule che mostrano ritiro nucleare e condensazione della cromatina con concentrazioni crescenti G503 (Figura 1A). Inoltre, per verificare se G503 induce apoptosi nelle altre linee cellulari di cancro gastrico, cellule di cancro gastrico AGS sono stati esaminati anche. Annessina V /PI colorazione è stato impiegato per analizzare gli effetti della G503 in SGC7901 e cellule di cancro gastrico AGS mediante citometria di flusso. Per questi esperimenti, 25 mmol /L colchicina è stato utilizzato come controllo positivo. Dopo il trattamento con 0 mmol /L, 2.5 mmol /L, 5 mmol /L, 10 mmol /L, 20 mmol /L e 40 mmol /L G503 e 25 mmol /L colchicina per 24 h, la percentuale di cellule SGC7901 apoptotiche erano 5,625% ± 0,50%, 6,19% ± 0,13%, 10,25% ± 0,47%, 16,99% ± 1,73%, 25,72% ± 0,55%, 31,03 ± 1,03% e il 20,69% ± 1.91%, rispettivamente (Figura 1B); la percentuale di cellule AGS apoptotiche erano rispettivamente 15,37% ± 2,36%, 19,30% ± 4,45%, 22,72% ± 4,89%, 24,93% ± 4,76%, 30,44% ± 9,42%, 47.51% ± 18,29% e 31,49% ± 2,45%, (Figura 1C). Il rilevamento di apoptosi nelle cellule AGS ei risultati di cui sopra indicato che induce G503 gastrica apoptosi delle cellule tumorali in modo dose-dipendente.

G503 induce apoptosi in una caspasi-dipendente modo

Per approfondire il meccanismo coinvolto nella apoptosi G503 indotta in cellule di cancro gastrico, abbiamo studiato SGC7901 cellule. Caspasi-3 è un caspasi effettrici che può entrare nucleo e direttamente interagire con il suo substrato, promuovendo in tal modo l'apoptosi delle cellule [24]. Caspse-9 è la caspasi promotore che attiva caspse-3 [25]. Le cellule sono state trattate con varie concentrazioni G503 per i tempi indicati e raccolti per valutare caspasi-3 e -9 mediante Western blotting. L'espressione della caspasi-3 precursore diminuita in maniera dose e dipendente dal tempo, che frammenti caspasi-3 clivaggio aumentati in modo dose dipendente dal tempo e di modo (Figura 2A, B). L'espressione della caspasi-9 precursore anche diminuita e frammenti di scissione aumentata dopo le cellule sono state trattate con 20 mmol /L G503 per 24 ore (Figura 2C). Questi effetti sono abolite dalla inibitore pan-caspasi Z-VAD-FMK (Figura 2C, D). Coerentemente con l'attivazione della caspasi-9 e -3, i tassi di apoptosi indotta indotti da 20 micromol /L G503 in SGC7901 Le cellule sono state notevolmente ridotte dopo pretrattamento con Z-VAD-FMK (Figura 2E). Questi dati suggeriscono che G503 induce apoptosi nelle cellule SGC7901 in maniera caspasi-dipendente.

G503 indotta l'apoptosi non è dipendente da caspasi-8

Per verificare se la via apoptotica morte mediata da recettori è indotta da G503, abbiamo studiato caspasi-8, l'iniziatore caspasi della via apoptotica morte recettore-mediata [26]. SGC7901 cellule sono state trattate con dosi diverse di G503 per tempi indicati. Le cellule sono state raccolte per misurare caspasi-8 mediante Western blotting. I risultati indicavano che la caspasi-8 precursore diminuita e spaccati caspasi-8 è aumentato in un tempo e dose-dipendente modo (Figura 3A, B). Le cellule sono state pre-trattate con 20 mmol /L caspasi-8 inibitore Z-IETD-FMK per 30 min e poi trattati con 20μmol /L G503 per 24 h. Il proform caspase-8 aumentata nelle cellule co-trattati con l'inibitore della caspasi-8 e G503 rispetto alle cellule trattate con solo G503. Tuttavia, il proform caspasi-9, spaccati caspasi-9 e la caspasi-3 sono mantenute a livelli simili a cellule trattate con l'inibitore della caspasi-8 e G503 o G503 sola (Figura 3C). Coerentemente con la Figura 3C, i tassi di cellulare per apoptosi G503 indotte SGC7901 cellule non sono stati ridotti dal pretrattamento con Z-IETD-FMK (Figura 3D). Questi dati suggeriscono che, nonostante l'attivazione da G503, caspasi-8 non è coinvolto in attività pro-apoptotica di G503. Apoptosi

G503-indotta dipende dalla caspasi-9

caspasi-9, la caspasi iniziatore della via apoptotica mitocondriale, può essere attivato dalla combinazione con citocromo C
(Cito C
) e apoptotico proteasi-fattore di attivazione-1 (Apaf-1) [25] - [26]. Per indagare ulteriormente se la via mitocondriale è coinvolto in apoptosi G503 indotta, l'attivazione della caspasi-9 è stato esaminato dopo il trattamento G503 a diverse concentrazioni e tempi. Inoltre, il tasso di cellulare per apoptosi è stata misurata anche sulla co-trattamento con G503 e caspasi-9 inibitore Z-LEHD-FMK. I risultati hanno indicato che il proform caspasi-9 diminuita e frammenti scissione aumentata in tempo e modo dose-dipendente (Figura 4A, B). Successivamente, le cellule sono state pre-trattati con 20 micromol /L Z-LEHD-FMK per 30 minuti e co-incubate con 20 micromol /L G503 per 24 h. Per quantificare le cellule apoptosi, le cellule sono state colorate con AnnexinV /PI e analizzate mediante citometria a flusso. I risultati hanno indicato che il tasso di cellulare per apoptosi diminuita quando le cellule sono state co-trattati con Z-LEHD-FMK e G503 (Figura 4C). Presi insieme, questi dati hanno indicato che G503-indotta l'apoptosi delle cellule SGC7901 dipende dalla attivazione della caspasi-9.

G503 induce apoptosi attraverso la via mitocondriale apoptotica

E 'ben noto che la via mitocondriale è un importante via apoptotica. Per studiare se G503 induce apoptosi attraverso la via mitocondriale, abbiamo esaminato le proteine ​​apoptosi correlati, il potenziale di membrana mitocondriale (MMP), e l'apertura di mPTP per confermare l'induzione del processo apoptotico mitocondriale. Seguire dal trattamento G503, fluorescenza mitocondriale diminuita rispetto al gruppo di controllo (Figura 5A), suggerendo in tal modo che la mPTP è stato aperto da G503. Inoltre, come mostrato in figura 5B, notevole intensità rosso /fluorescenza verde è stato osservato nel gruppo di controllo. Tuttavia, dopo il trattamento con 20 mmol /L G503, l'intensità di fluorescenza rosso /verde è stato ridotto. Questo risultato suggerisce che G503 diminuisce il potenziale di membrana mitocondriale di SGC7901 cellule. Inoltre, totale Cito c
livelli di proteine ​​non sono cambiati notevolmente tra il controllo e il gruppo della droga; tuttavia, Cyto c
stato relocalized al citoplasma dai mitocondri (Figura 5C). Bax e Bcl-2 sono fattori cruciali nella regolazione dei canali mitocondriali e il rilascio di varie proteine ​​apoptosi correlati [27]. Pertanto, abbiamo studiato la distribuzione di Bax e Bcl-2 in diversi compartimenti cellulari e non abbiamo osservato un cambiamento di rilievo nel totale dei livelli proteici di Bax e Bcl-2 tra il gruppo di controllo e di droga; tuttavia, G503 promosso la traslocazione di Bax dal citoplasma ai mitocondri e la traslocazione di Bcl-2 dai mitocondri al citoplasma (Figura 5D). Nel loro insieme, G503 induce apoptosi nelle cellule SGC7901 attraverso la via mitocondriale.

G503 induce apoptosi nelle cellule SGC7901 in parte attraverso caspasi-4 attivazione

Caspase-4 può attivare direttamente caspasi-9 non ma attraverso la via mitocondriale [28] - [29]. Per verificare se la caspasi-4 è attivato da G503 e se attivato caspasi-4 attiva caspasi-9, abbiamo esaminato i frammenti scissione di caspasi-4 e -9. I risultati hanno indicato che il frammento di clivaggio della caspasi-4 aumentata significativamente in cellule trattate con G503 rispetto al gruppo di controllo (figura 6A). Il trattamento con la caspasi-4 inibitore Z-LEVD-FMK aumentato il PROFORM caspasi-9, che non è stato rilevato nel gruppo di trattamento G503 (Figura 6B). Questi risultati hanno indicato che induce G503 SGC7901 gastrica apoptosi delle cellule tumorali, in parte attraverso l'attivazione di caspasi-4.

Discussione

È stato riferito che p
-quinone frazione di chinone -contenente gioca molecolari un ruolo molto importante nella potenziale anti-cancro [30]. Perchellet et al. hanno anche scoperto che p-chinone J4, J1 o-chinone e non sostituito J7 modello p-chinone ridotto il più vitalità delle cellule tumorali L1210 tra otto composti sintetizzati e proiettati nel loro studio preliminare [31]. Per comprendere il rapporto tra il potenziale anti-cancro altersolanol A e struttura-attività, Teiten et al. valutato l'effetto di altersolanol A e dei suoi relativi derivati ​​antracene: tetraacetylaltersolanol A, B e tetrahydroaltersolanol ampelanol. Essi hanno scoperto che solo altersolanol A e la sua acetilato tetraacetylaltersolanol derivata Un presente un effetto citotossico sulle cellule K562, mentre i derivati ​​con la riduzione di uno dei gruppi carbonilici, quali tetrahydroaltersolanol B e ampelanol, non hanno alcun effetto [32]. Il p
-quinone struttura del G503 (Figura S1) può anche essere contribuito ad apoptosi delle cellule tumorali, e nella prossima ricerca che sarà analizzare il G503 e dei suoi derivati ​​per identificare il rapporto preliminare struttura-attività. In questo studio, troviamo che la gastrica linea di cellule di cancro SGC7901 è la linea di cellule di cancro più G503 sensibile esaminata usando un test di vitalità cellulare in nove linee di cellule tumorali e le due linee di cellule normali. G503 induce la morte delle cellule SGC7901 cancro gastrico mediante apoptosi in modo dose-dipendente. Un altro gastrici cellule tumorali AGS è anche esaminato, ed è sensibile all'apoptosi G503 indotta pure. Come risultato, 20 mmol /L G503 è la concentrazione ottimale che induce apoptosi grave.

Il genoma umano codifica almeno 10 tipi di omologhi caspasi. I seguenti omologhi caspasi partecipano apoptosi: Caspase-2, -3, -8, -9 e -10 [33]. Anche se caspasi giocano un ruolo in apoptosi, sono presenti vari percorsi indipendenti caspasi. Ad esempio, in presenza di inibitori delle caspasi, fattore di necrosi tumorale (TNF) induce necrosi delle cellule, che possiede le caratteristiche di apoptosi e necrosi [34] - [36]. Inoltre, fattore che induce l'apoptosi (AIF) è un enzima DNA che degrada direttamente il DNA. Quando il potenziale di membrana mitocondriale è alterato, AIF viene rilasciato al citoplasma dai mitocondri e viene attivata dalla sua interazione con cyclophilinA [37] - [38]. Endo G può anche degradare il DNA direttamente in maniera caspasi-indipendente [39].

Nel nostro studio, l'esposizione G503 attiva caspasi-3, -8 e -9 in maniera dose e tempo-dipendente (Figura 2A, B, 3A, B; 4A, B). E 'apoptosi indotta G503-dipendente da caspasi? Quando le cellule sono state co-trattati con Z-VAD-FMK e G503, Z-VAD-FMK inibisce e -3 attivazione della caspasi-9 (Figura 2C, D), e il numero di cellule apoptotiche indotte da G503 diminuita (figura 2E), indicando in tal modo che G503-indotta l'apoptosi delle cellule SGC7901 è caspasi-dipendente. Per distinguere se l'apoptosi G503 indotta dipende dalla caspasi-8, -9 o entrambi, SGC7901 cellule sono state pretrattate con Z-IETD-FMK e Z-LEHD-FMK e poi co-trattati con G503. I risultati indicano che Z-IETD-FMK non inibisce caspasi-9 e -3 attivazione (Figura 3C), né diminuire il numero di cellule apoptotiche indotte da G503 (Figura 3D); tuttavia, Z-LEHD-FMK diminuito il numero di cellule apoptotiche (Figura 4C). Così, G503-indotta apoptosi SGC7901 non dipende caspase-8, ma è in caspasi-9
.

I mitocondri sono costituiti da una membrana esterna, spazio di membrana e matrice. proteine ​​apoptosi correlati, come ad esempio proenzymes caspasi, Cito c
e AIF esistono nello spazio membrana. Tuttavia, quando i pori formati nella membrana mitocondriale esterna o la permeabilità è alterata, queste proteine ​​apoptosi correlati vengono rilasciati al citoplasma. I membri della famiglia Bcl-2 controllano la permeabilità della membrana mitocondriale esterna, e possono essere divisi in due membri che promuovono l'apoptosi (come Bax e Bak) o inibiscono l'apoptosi (come Bcl-2 e Bcl-xL). I membri pro-apoptotici promuovere il rilascio di proteine ​​apoptosi correlati, come ad esempio Cito c
, dai mitocondri, mentre i membri anti-apoptotici hanno un effetto opposto [40]. Bax esiste principalmente nel citoplasma, che Bcl-2 si combina con gruppi idrofobi al C-terminale della bio-membrana cellulare [41]. Struttura Bax è alterato durante lo stress esterno in modo che si combina con la membrana mitocondriale esterna tospontaneously formare una galleria per oligomerizzazione omologa. Questa azione provoca il rilascio di proteine ​​apoptosi correlati [42] o la formazione dei mitocondri Permeabilità Transition Pore (mPTP), che consiste di voltaggio-dipendenti canale anionico (VDAC) sulla membrana mitocondriale e adenina nucleotide translocator esterna (ANT) su la membrana interna [43]. Bax interagisce solo con VDAC per creare un poro aperto quando le concentrazioni sono basse Bax. Al contrario, Bax interagisce contemporaneamente con VDAC e ANT quando le concentrazioni Bax sono elevati per aprire i pori nella membrana interna ed esterna. Questa azione riduce il potenziale di membrana interna, aumenta la pressione osmotica della matrice mitocondriale, promuove membrana interna gonfiore e aumenta la pressione osmotica della membrana esterna, promuovendo in tal modo il rilascio di proteine ​​apoptosi correlati [26], [44] - [46 ]. Un passo importante nella via apoptotica mitocondriale è il rilascio di Cyto c
[47] - [49]. Cito c
combina con Apaf-1 e il PROFORM caspasi-9 per creare il apoptosoma. Apaf-1 espone il suo dominio di oligomerizzazione, e l'attivazione delle caspasi N-terminale e domini di reclutamento (CARD) si combina con la caspasi-9 PROFORM CARD. Così, caspasi-9 viene attivato, e la caspasi-9 cleaves caspasi a valle, come caspse-3 e -7 attivato. Le caspasi effettrici fine fendono loro substrati corrispondenti di indurre l'apoptosi delle cellule [47], [49] - [50].

In questo studio, G503 aumenta la percentuale di Bax /Bcl-2 sulla membrana mitocondriale e diminuisce il rapporto Bax /Bcl-2 nel citoplasma (Figura 5D). G503 promuove anche apertura mPTP e la riduzione del potenziale di membrana mitocondriale (Figura 5A, B). Poi, Cyto c
è stato trasferito dai mitocondri al citoplasma (Figura 5C). Inoltre, G503 promuove il trasferimento di Bax ai mitocondri dal citoplasma e Bcl-2 al citoplasma dai mitocondri. Aumento Bax e ridotto Bcl-2 nei mitocondri aumentano la permeazione della membrana mitocondriale esterna e promuovere il rilascio di Cyto c
. La regolazione della Bax /Bcl-2 con G503 può essere osservata perché G503 è un piccolo composto molecolare.

• PLoS ONE: Espressione di XPG proteine ​​nello sviluppo, la progressione e la prognosi di gastrico Cancer
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