吲哚酰肼类化合物IHZ-1抑制蛋白质翻译的抗肝癌机理研究

Deregulation of protein translation is a key factor for hepatocarcinogenesis. The expression of eukaryotic initiation factor 4E (eIF4E) is significantly increased in HCC and the over-expression of eIF4E promotes tumor initiation and progression. Therefore, eIF4E is an efficient therapeutic target. However, targeted inhibition of eIF4E anticancer drugs can activate AKT in the feedback pathway, and reduce its anti-tumor effect. We have screened a series of indole hydrazide compounds and found that the IHZ-1 can simultaneously down regulate the expression of eIF4E and AKT, suggesting that the protein translation inhibition effects of IHZ-1 on hepatocellular carcinoma cells are associated with AKT pathway. In addition, IHZ-1 has good anti-hepatoma activity and drugs selectivity. Therefore, this finding may help to solve the translation inhibitor efficacy caused by AKT feedback activation. This study is to investigate the regulation effect of IHZ-1 on PI3K-AKT-mTOR pathway, and the mechanisms of the IHZ-1 down regulate the expression of AKT. Moreover, the role and target of the IHZ-1 on the effects of eIF4F complex will be explored. Finally the anti-hepatoma effects of the IHZ-1 will be evaluated in vivo. In conclusion, this study will provide theoretical basis for inventing the translation inhibitor with anti-hepatoma activity.

蛋白质翻译的错误调控是肝癌发生的关键因素，参与翻译调控的真核起始因子eIF4E在肝癌组织中高表达，促进肝癌的发生、发展。因此，eIF4E是治疗肝癌的有效靶点。然而目前靶向eIF4E的抗肿瘤药物会引起AKT的反馈激活，降低其抗肿瘤作用。我们前期研究发现结构全新的吲哚酰肼类化合物IHZ-1能够同时下调eIF4E和AKT的磷酸化水平，且此化合物具有良好的抗肝癌活性和药物选择性，提示IHZ-1可能通过调控AKT通路抑制蛋白质翻译而发挥其抗肝癌作用，从而可能解决目前蛋白质翻译抑制剂反馈激活AKT导致药效降低的问题。因此，本项目拟研究IHZ-1对PI3K-AKT-mTOR信号通路的调控和抑制AKT反馈激活的作用机制；同时研究IHZ-1对eIF4F复合体的干扰作用以及对下游调控基因的影响，并进一步在动物水平评价其抗肝癌药效。本项目的完成将为研发抑制蛋白质翻译的抗肝癌小分子化合物提供理论基础和科学依据。

原发性肝癌是常见的消化系统肿瘤之一，位居我国恶性肿瘤死亡率的第三位。蛋白质翻译的错误调控是肝癌发生的关键因素，参与翻译调控eIF4E在肝癌组织中高表达，促进肝癌的发生发展。因此，eIF4E是治疗肝癌的有效靶点，然而目前靶向eIF4E的抗肿瘤药物会引起AKT的反馈激活，降低其抗肿瘤作用。我们前期研究发现IHZ-1能够下调eIF4E磷酸化水平并抑制AKT的激活，但具体机制不清。.基于前期研究结果，本研究首选发现IHZ-1也能抑制另一种肝癌细胞HUH-7的增殖和蛋白质翻译并诱导其凋亡。WB和CO-IP结果显示IHZ-1显著下调AKT和mTOR的表达，并抑制eIF4E与eIF4G的结合进而抑制eIF4F复合体的形成，提示IHZ-1降低eIF4E磷酸化水平可能与其干扰eIF4E与eIF4G的结合有关。同时，体内研究结果显示IHZ-1减少了肿瘤组织中肿瘤细胞的数量和Ki67、p-AKT、p-mTOR、p-p70S6K 和p-4EBP1的蛋白表达水平。进一步在体内证实了IHZ-1通过PI3K-AKT-mTOR 信号通路抑制肝癌的发生发展。在此基础上，我们进一步研究了IHZ-1抑制AKT反馈激活的作用机制。结果显示，p-IRS-1的表达增加，且其上游激活因子ROS 的累积和JNK的活化均呈上升趋势，而NAC或SP600125均降低IHZ-1诱导的细胞凋亡，提示IHZ-1可能通过激活ROS/JNK通路抑制IRS-1，其诱导的细胞凋亡可能也依赖于ROS-JNK通路的激活。.在本项目的研究过程中，我们发现ROS的累积不但能够诱导肝癌细胞的凋亡，同时也上调了肝癌细胞的自噬水平。因此，我们对IHZ-1对肝癌细胞自噬的影响及与凋亡的关系进行了初步的探究。结果显示，IHZ-1能够增加ROS的累积进而激活肝癌细胞发生自噬，而抑制自噬能够增强IHZ-1对肝癌细胞的促凋亡作用，提示IHZ-1刺激活化的细胞自噬可能是肝癌细胞的自我保护机制。.综上所述，本项目通过体内外研究阐明了IHZ-1通过ROS/JNK通路磷酸化IRS-1抑制AKT 的反馈激活并下调mTORC1的激酶活性进而抑制蛋白质翻译的抗肝癌作用机制，同时发现了IHZ-1能够诱导肝癌细胞自噬，抑制自噬能够增强IHZ-1对肝癌细胞的促凋亡作用。本项目的完成为抑制蛋白质翻译的抗肝癌小分子化合物的研究提供了理论基础和科学依据。