二甲双胍抑制黑色素瘤发生发展机制研究

一直以来,二甲双胍(Metformin)是2型糖尿病临床预防治疗药物中公认的有效药物之一。早期研究发现,糖尿病患者恶性肿瘤的发病率会明显增加。在长期使用胰岛素或促胰岛分泌素的糖尿病患者中,这种现象尤其明显。而当糖尿病患者利用二甲双胍来控制血糖时,发现其多种肿瘤的患病率明显降低,且许多癌症患者的预后情况也得到明显改善。因此,越来越多的研究将二甲双胍的治疗与降低糖尿病患者罹患癌症的风险以及癌症患者预后改善联系起来。但二甲双胍对非糖尿病癌症患者的作用及其抑制癌症发生发展的具体分子机制尚不清楚。假性蛋白激酶Tribble 3(TRIB3)是Tribbles同源蛋白家族成员之一,在多种肿瘤细胞系和人肿瘤组织中高表达,能参与肿瘤的发生发展,发挥重要的调节作用。有文献报道,TRIB3作为关键蛋白连接胰岛素和胰岛素样生长因子促进肿瘤的发生发展,其具体机制是与P62发生相互作用以及抑制自噬和泛素蛋白酶体降解途径,而基因水平敲除TRIB3明显抑制癌症的发生发展。同时还有文献指出,TRIB3主要通过与其转录因子SMAD3相互作用促进肿瘤的发生;转录因子SMAD3位于TGF-β1信号通路下游,作为关键的调控蛋白分子参与了多种生理和病理过程。综上TRIB3能够与多种信号分子相互作用,从而促进肿瘤的发生发展,是抗肿瘤的潜在靶点。本文主要探究的是二甲双胍在抑制黑色素瘤发生发展过程中的具体分子机制,找到了二甲双胍抗肿瘤的新靶点——TRIB3,发现了TRIB3新的乙酰化酶——赖氨酸乙酰基转移酶Tip60(KAT5)。旨在为TRIB3作为靶点的肿瘤临床治疗提供实验数据,为肿瘤药物的开发提供新策略,为二甲双胍应用于肿瘤临床治疗提供新思路。我们的实验结果表明二甲双胍能够抑制糖尿病小鼠(KK-Ay)和非糖尿病小鼠(C57BL/6)黑色素瘤的生长和转移,并且降低黑色素瘤中TRIB3的表达。过表达TRIB3可以反转二甲双胍激活自噬流,清除高表达的促肿瘤因子以及逆转其抑制肿瘤发生发展的作用。随后,我们进一步发现,二甲双胍能够抑制SMAD3的磷酸化和乙酰化,从而降低TRIB3的转录水平,并分别从细胞水平和动物水平进行了验证。但是,有趣的是二甲双胍抑制SMAD3乙酰化的方式,并非通过经典的P300途径;而是通过抑制SMAD3新的乙酰化酶KAT5与SMAD3的相互作用,抑制SMAD3的乙酰化。简而言之,TRIB3作为接头蛋白,能够募集KAT5到SMAD3并且以磷酸化依赖的方式介导SMAD3的K333乙酰化,从而维持了SMAD3的转录活性,进而增加TRIB3自身的转录水平。二甲双胍通过抑制SMAD3的磷酸化以及减弱SMAD3与KAT5的相互作用,进而减弱KAT5介导的SMAD3的K333乙酖化,降低SMAD3的转录活性以及TRIB3的转录水平,从而抑制黑色素瘤的发生发展。综上所述,我们可得以下结论,二甲双胍能够打断KAT5/TRIB3/SMAD3三者之间相互作用,抑制黑色素瘤中TRIB3累积的正反馈回路,从而抑制糖尿病和非糖尿病小鼠黑色素瘤的发生发展。