Tóm tắt nghiên cứu

Phó giáo sư Higashi Kyohei của tỷ lệ kèo nhà cái malaysia Dược, Đại học tỷ lệ kèo nhà cái malaysia học Tokyo, Suzuki Masato của Trường Dược phẩm, Đại học tỷ lệ kèo nhà cái malaysia học Tokyo (đã hoàn thành chương trình tiến sĩ, và polyamine (putrescine: put, tinh trùng: SPD, tinh trùng: SPM) thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp yếu tố khởi đầu dịch thuật eIF5A2 và sự tăng sinh tế bào ung thư phụ thuộc vào eIF5A2 và polyamine thay đổi thành phần của protein cấu thành ribosome để tạo ra Eif5a2 hơn Phát hiện nghiên cứu này cho thấy rằng vị trí liên kết cho các ribosome đặc hiệu của EIF5A2 với ung thư (vị trí Ribosome E) hứa hẹn là một mục tiêu phân tử chọn lọc ung thư

Polyamines là các chất hoạt động sinh lý cơ bản có trong tất cả các sinh vật sống, từ virus đến con người và là những yếu tố thiết yếu để tăng sinh và biệt hóa tế bào Có ba loài trong cơ thể: đặt, SPD và SPM, có cân bằng nội môi có liên quan chặt chẽ đến sức khỏe con người Polyamines là các chất cơ bản, và đã được tìm thấy để thể hiện các hoạt động sinh học đa dạng thông qua các tương tác với các chất có tính axit như RNA Trong những năm gần đây, việc sử dụng SPD dài hạn đã được báo cáo để tăng cường chức năng của ty thể bằng cách thúc đẩy sự biểu hiện của các gen autophagy, và để kích hoạt các tế bào miễn dịch và tế bào trứng miễn dịch, kéo dài tuổi thọ ở nấm men, tuyến trùng và chuột, và cải thiện chức năng não ở Drosophila và chuột
Mặt khác, Ornithine decarboxylase (ODC),S-adenosylmethionine decarboxylase (S-Adenosylmethionine decarboxylase: SAMDC) và polyamine đã được báo cáo kể từ nửa đầu năm 1990 có liên quan đến bệnh ác tính ung thư, nhưng vai trò chi tiết của polyamine trong tăng trưởng ung thư phần lớn chưa được biết

Hoạt tính chống ung thư của các chất ức chế sinh tổng hợp polyamine đã được nghiên cứu cho đến nay, nhưng các chất ức chế này có bất lợi khi ngừng thuốc, hệ thống vận chuyển polyamine kích hoạt và hàm lượng polyamine mô được phục hồi Nhóm nghiên cứu nghĩ rằng thay vì kiểm soát lượng polyamine polyamine nội bào, các gen được điều chỉnh cụ thể và đóng vai trò quan trọng trong sự tăng sinh ung thư, xâm lấn và di căn có thể trở thành mục tiêu điều trị mới

111669_112138

Mức độ polyamines trong các tế bào được điều chỉnh nghiêm ngặt bởi nhiều cơ chế như sinh tổng hợp, suy thoái và vận chuyển, và suy cân bằng nội môi của nó có liên quan sâu sắc đến các tình trạng bệnh lý như bệnh liên quan đến tuổi và ung thư Nghiên cứu này cho thấy EIF5A1 và EIF5A2 đóng vai trò chức năng khác nhau trong sự tăng sinh tế bào và sự tăng sinh tế bào ung thư phụ thuộc vào eIF5A2 Nghiên cứu này cho thấy rằng vị trí liên kết cho các ribosome đặc hiệu của EIF5A2 với ung thư (vị trí Ribosome E) hứa hẹn là một mục tiêu phân tử chọn lọc ung thư

Kết quả nghiên cứu này đã được đăng vào ngày 4 tháng 7 năm 2025Được xuất bản trực tuyến trên tạp chí học thuật quốc tế "Tạp chí Hóa học sinh học"đã được thực hiện

Bối cảnh nghiên cứu

polyamines là các hợp chất phân tử nhỏ với nhiều nhóm amin, sinh tổng hợp ở hầu hết các sinh vật theo thứ tự MM, và đóng một vai trò quan trọng trong sự tăng sinh và biệt hóa tế bào Tuy nhiên, vì nó là một phân tử nhỏ và có cấu trúc đơn giản, sự tương tác của nó với các axit nucleic như mRNA là yếu và chức năng chi tiết và tác dụng của nó ở cấp độ phân tử chưa được hiểu đầy đủ SPD, một loại polyamine, đã được tìm thấy có tác dụng chống lão hóa như kéo dài tuổi thọ và ngăn ngừa mất trí nhớ thông qua việc kích hoạt các chức năng của ty thể Mặt khác, nó đã được cho là có liên quan đến sự tăng sinh và xâm lấn của tế bào ung thư, nhưng cơ chế chi tiết của cơ chế này vẫn chưa được biết

Hoàn thành sự hiểu biết của chúng tôi về các tác động sinh lý của polyamines là yếu tố khởi đầu dịch thuật EIF5A EIF5A là protein duy nhất trải qua sửa đổi sau dịch mã được gọi là thôi miên sử dụng SPD làm chất nền và eIF5A1 và eIF5A2 được bảo tồn trong các tế bào nhân chuẩn EIF5A1 được thể hiện cấu thành trong tất cả các tế bào và đóng vai trò thiết yếu trong sự tăng sinh và biệt hóa tế bào Một phần của hoạt động sinh lý đa dạng của polyamines phụ thuộc vào eIF5A1 hypsin hóa, và gần đây đã được báo cáo rằng một phần của hiệu ứng chống lão hóa được thực hiện bởi yếu tố bắt đầu dịch thuật EIF5A1

Mặt khác, mặc dù EIF5A2 có tương đồng axit amin cao với eIF5A1, có rất ít kiểu hình do thiếu gen và chức năng của nó không thu hút sự chú ý vì mức độ biểu hiện của nó thấp hơn eIF5A1 và chức năng của nó rất khó phát hiện sử dụng phương Tây Tuy nhiên, trong những năm gần đây, nhiều biểu hiện quá mức của eIF5A2 đã được báo cáo trong các mô ung thư ác tính cao

Hoạt tính chống ung thư khi ức chế sinh tổng hợp polyamine đã được xác minh bằng cách sử dụng α-diifluoromethylornithine (DFMO*1), vv Hơn nữa, người ta đã biết rất ít về các cơ chế phân tử làm giảm lượng polyamine và ức chế sự tăng sinh tế bào

Từ nền tảng này, nhóm nghiên cứu này nghĩ rằng nếu các gen được điều chỉnh cụ thể bởi polyamine và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển, xâm lấn và di căn của ung thư có thể trở thành mục tiêu điều trị mới

Chi tiết kết quả nghiên cứu

Đầu tiên, chúng tôi đã nghiên cứu toàn diện các gen được điều chỉnh bởi các polyamine bằng cách sử dụng các tế bào HELA S3 có nguồn gốc từ ung thư cổ tử cung ở người Các tế bào HELA S3 được nuôi cấy trong 72 giờ với sự có mặt của DFMO, và số lượng SPD nội bào đã giảm, và vào ngày thứ ba, số lượng tế bào giảm xuống còn khoảng 40 & percnt; của các tế bào không được điều trị Mặt khác, khi SPD được thêm vào các tế bào được điều trị bằng DFMO từ bên ngoài, sự tăng sinh tế bào đã được phục hồi Hơn nữa, khoảng 6700 protein đã được xác định giữa các tế bào không được xử lý và được điều trị bằng DFMO và biểu hiện gen (thay đổi gấp) được phân tích bằng cách sử dụng biểu đồ núi lửa (*2) Kết quả cho thấy 300 loại protein (khoảng 5,3% tổng số) được thay đổi trong các tế bào được điều trị bằng DFMO Trong số này, mức độ biểu hiện của pyruvate dehydrogenase kinase 1 (PDK1), pyruvate kinase 2 (PKM2), có liên quan đến con đường sản xuất năng lượng của các tế bào ung thư, là eIF5A2 và protein ribosomal liên quan đến biến đổi ác tính ung thư (RPS27A, RPL22L1 Hơn nữa, eIF5A1 không được phát âm như eIF5A2, nhưng biểu hiện tăng đã được quan sát Ngược lại, có sự thay đổi nhỏ trong biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (oxphos), autophagy và chu kỳ TCA Trên thực tế, để làm rõ cách các polyamines tham gia chuyển hóa năng lượng trong các tế bào HeLa S3, tốc độ tiêu thụ oxy (OCR*3) và tốc độ axit hóa ngoại bào (ECAR*4) được đo trong các tế bào được điều trị bằng DFMO Kết quả cho thấy giảm OCR và ECAR so với các tế bào không được điều trị, nhưng sự giảm ECAR rõ rệt hơn, xác nhận rằng polyamines điều chỉnh biểu hiện gen glycolytic hiếu khí thay vì phosphoryl hóa oxy hóa trong các tế bào Hela S3

Phân tích phiên mã được thực hiện bằng cách sử dụng các tế bào không được xử lý và được điều trị bằng DFMO để nghiên cứu ảnh hưởng của polyamine đối với các mức biểu hiện RNA tổng số Khi tỷ lệ biểu hiện gen vào năm 16567 RNA được phân tích bằng các lô núi lửa, chỉ có 492 RNA có mức biểu hiện khác nhau (tổng thể 2,97%) Những kết quả này cho thấy rằng polyamines dao động biểu hiện protein nhiều hơn mRNA Hơn nữa, không có mối tương quan giữa tỷ lệ biểu hiện gen protein và mRNA, chỉ ra rằng polyamines điều chỉnh biểu hiện gen ở giai đoạn dịch thay vì điều hòa phiên mã, thúc đẩy sự tăng sinh tế bào ung thư

Nó đã được tiết lộ rằng polyamine ảnh hưởng đến mức độ biểu hiện của eIF5A1 và eIF5A2, vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng của hai eIF5AS này trên các tế bào Hela S3 Khi biểu hiện của EIF5A1 và EIF5A2 trong các tế bào Hela S3 đã bị ức chế (hạ gục: KD) bởi siRNA (*5), sự ức chế tăng trưởng đã được quan sát thấy vào ngày 3 trong KD của EIF5A2 và vào ngày 5 trong KD của EIF5A1 Tiếp theo, chúng tôi đã nghiên cứu các dòng tế bào có nguồn gốc từ ung thư vú MCF7, MDA-MB-231 và MDA-MB468, và thấy rằng việc kìm nén biểu hiện eIF5A2 ức chế đáng kể sự tăng trưởng, nhưng ít bị ức chế bởi sự ức chế eIF5A1 Từ các kết quả trên, người ta thấy rằng sự tăng sinh tế bào ung thư phụ thuộc nhiều hơn vào eIF5A2 so với eIF5A1

Tiếp theo, chúng tôi đã nghiên cứu toàn diện các gen có biểu hiện thay đổi khi EIF5A1 và EIF5A2 là KD sử dụng phân tích proteome Kết quả là, nó đã được tiết lộ rằng biểu hiện của eIF5A2 và eIF5A1 hoàn toàn khác với KD Mặc dù eIF5AS có liên quan đến độ giãn dài tịnh tiến, kết quả phân tích proteome cho thấy cấu trúc (tính chất) của các ribosome mà liên kết EIF5A1 và EIF5A2 là khác nhau Trong những năm gần đây, đã có báo cáo rằng tỷ lệ thành phần của các protein ribosome như RPL36A đã thay đổi trong các ribosome thích nghi với sự phát triển của ung thư Do đó, chúng tôi đã nghiên cứu tỷ lệ biểu hiện gen khi các tế bào HeLa S3 được điều trị bằng DFMO và thấy rằng polyamine làm tăng biểu hiện của protein ribosome trong RPS27A, RPL22L1, RPL29, RPL36AL và RPL36A Gần đây, EIF5A1, liên kết với vị trí EBOSOME, đã được tháo rời bằng kính hiển vi điện tử cryo và eIF5A1 được báo cáo là tương tác với RPL10A, trong đó dư lượng hypsin được đặt tại thiết bị đầu cuối CCA của tRNA P-SITE và tại C-terminus tại vị trí của Rib Do sự khác biệt về dư lượng axit amin giữa EIF5A1 và EIF5A2 tập trung ở đầu C (Hình 1), chúng tôi đã tính toán sự tương tác giữa eIF5A1 và RPL10A và EIF5A2 và RPL10A thông qua tính toán động lực học phân tử Từ các kết quả trên, người ta cho rằng eIF5A2 tương tác với một ribosome khác với eIF5a1, nghĩa là một trang web E ribosome thích nghi với sự tăng sinh tế bào ung thư (Hình 1)

Thuật ngữ

＊1

Xử lý DFMO
đề cập đến điều trị bằng một hợp chất gọi là DFMO (α-difluoromethylornithine) ức chế tổng hợp polyamine

＊2

Volcano Plot
Biểu đồ được sử dụng trong phân tích biểu hiện gen, phân tích proteome, vv

＊3

siRNA
Kỹ thuật tạm thời triệt tiêu biểu hiện của các gen cụ thể trong các tế bào

＊4

Tỷ lệ tiêu thụ oxy (OCR)
Một chỉ số cho thấy bao nhiêu oxy được sử dụng bởi các tế bào và mô để tạo ra năng lượng Nó chủ yếu được sử dụng để đánh giá hoạt động hô hấp của ty thể (phosphoryl hóa oxy hóa)

＊5

Tốc độ axit hóa ngoại bào (ECAR)
Chỉ số cho thấy bao nhiêu axit lactic được sản xuất thông qua glycolysis

Thông tin bài viết

Tên tạp chí

Tạp chí Hóa học sinh học

Tiêu đề giấy

polyamines kích thích tổng hợp protein của yếu tố sáng kiến ​​eIF5A2 tham gia giải mã mRNA khác biệt với EIF5A1

tác giả

Masato Suzuki, Takehiro Suzuki, Yoshio Nakano, Ken Matsumoto, Hitomi Manaka, Masahiro Komeno, Shoma Tamori Toida, Keiko Kazuei Igarashi, Kyohei Hiroshima

doi

101016/jjbc2025110453