劉丹，康宏，孫傳真，肖野，趙凱

黑龍江大學生命科學學院 微生物黑龍江省高校重點實驗室 農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，黑龍江 哈爾濱 150080

紫杉醇誘導凋亡的信號傳導通路及與凋亡相關(guān)的基因和蛋白

劉丹*，康宏*，孫傳真，肖野，趙凱

黑龍江大學生命科學學院 微生物黑龍江省高校重點實驗室 農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，黑龍江 哈爾濱 150080

劉丹, 康宏, 孫傳真, 等. 紫杉醇誘導凋亡的信號傳導通路及與凋亡相關(guān)的基因和蛋白. 生物工程學報, 2013, 29(2):153?160.

Liu D, Kang H, Sun CZ, et al. Paclitaxel induced apoptotic genes and pathways alterations: a review. Chin J Biotech, 2013,29(2): 153?160.

紫杉醇對臨床多種惡性腫瘤都有療效，并具廣闊的市場應(yīng)用前景，其抗癌機制是致使腫瘤細胞發(fā)生細胞周期阻滯而凋亡。作者結(jié)合課題組多年來的研究，對紫杉醇誘導凋亡過程中的信號通路、相關(guān)基因及蛋白進行介紹，包括微生物發(fā)酵生產(chǎn)紫杉醇的基因、細胞周期蛋白、端粒酶等。

紫杉醇，細胞凋亡，信號傳導，凋亡基因，相關(guān)蛋白

紫杉醇 (Taxol，商品名Paclitaxel) 是一種復雜的具有抗癌活性的三環(huán)二萜類化合物，最早是由美國的 Wani等[1]分離自短葉紅豆杉Taxus brevifolia。在臨床上，用于治療乳腺癌、卵巢癌、子宮癌等多種惡性腫瘤。隨著紫杉醇臨床用途的不斷拓寬，市場需求的穩(wěn)定增長，利用目前的生產(chǎn)技術(shù)，即從紅豆杉中提取紫杉醇或其中間體的方法，對資源損耗太大，不能滿足市場需求，亟待解決原料短缺的問題。微生物發(fā)酵法是可以無限生產(chǎn)、大量獲取紫杉醇的很有前景的方法。

紫杉醇因其獨特的作用機理及對各種癌癥和其他疾病的特殊療效，自問世以來一直受到相關(guān)領(lǐng)域研究者的重視。近年研究結(jié)果表明，紫杉醇對卡伯肉瘤細胞有顯著的細胞毒作用，對p338、p1534、白血病有很高的活性，能抑制w256肉瘤、s180和肺癌的生長。許多實體瘤細胞激素可選擇性抑制紫杉醇誘導的細胞凋亡，但不影響紫杉醇誘導的微管聚合和阻滯細胞周期能力，表明紫杉醇誘導細胞凋亡有其獨立于阻滯細胞分裂的新途徑，可能有其他的信號傳導通路參與紫杉醇誘導的細胞凋亡[2]。紫杉醇可誘導腫瘤細胞發(fā)生凋亡，該過程涉及多種信號傳導通路、凋亡相關(guān)基因及蛋白，因此紫杉醇誘導細胞凋亡的機制尚未完全清楚。

1 紫杉醇生產(chǎn)方法及生物合成相關(guān)基因

目前，紫杉醇主要是從紅豆杉屬植物中提取、分離和純化，而紅豆杉樹各個部位的紫杉醇含量均甚微，且紅豆杉樹又是生長緩慢、散生、瀕危的珍稀保護植物，因此，單純依靠從紅豆杉屬植物中提取來解決紫杉醇的藥源問題，幾乎不可能[2]?；瘜W全合成路線復雜，反應(yīng)條件難以控制，試劑繁多，制備成本昂貴，只能停留在實驗室階段，不能進行工業(yè)化生產(chǎn)；半合成方法中的前體物質(zhì)仍然是從紅豆杉中提取的；植物細胞培養(yǎng)及植物愈傷組織誘導培養(yǎng)制備紫杉醇，其產(chǎn)量低，費用高；能合成紫杉醇的紅豆杉內(nèi)生真菌的發(fā)現(xiàn)，是紫杉醇資源研究的重要進展，利用微生物生產(chǎn)紫杉醇具有如下優(yōu)點：生長速率較高，生產(chǎn)周期短；培養(yǎng)基構(gòu)成簡單，培養(yǎng)條件容易達到，易于降低成本；規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)比較成熟[3-4]。

產(chǎn)紫杉醇內(nèi)生真菌的研究已取得了較大進展，除了短葉紅豆杉、西藏紅豆杉外，云南紅豆杉、南方紅豆杉、中國紅豆杉、東北紅豆杉等紅豆杉屬植物內(nèi)生真菌產(chǎn)紫杉醇的研究均有報道。另外，在一些非紅豆杉屬植物中也分離到了產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌。本課題組從 1993年至今，先后從東北紅豆杉樹中分離出6株可產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌，并選育到了2株高產(chǎn)紫杉醇菌株[5-6]。

近年來，關(guān)于紅豆杉細胞生物合成紫杉醇途徑的研究取得了突破性進展，一些關(guān)鍵酶基因已被分離、鑒定及克隆。但是，由于紅豆杉細胞培養(yǎng)與內(nèi)生真菌生物發(fā)酵合成紫杉醇的途徑可能相差甚遠，基因序列差異可能也較大，迄今為止，國內(nèi)外內(nèi)生真菌紫杉醇生物合成相關(guān)基因還鮮有報道。趙凱等[7]采用抑制性消減雜交 (SSH)技術(shù)構(gòu)建了菌株HDF-68在紫杉醇合成期消減非合成期的cDNA消減文庫，得到了近2 000條EST片段，為進一步分離紫杉醇產(chǎn)生菌生物合成紫杉醇相關(guān)基因，闡明紫杉醇產(chǎn)生菌產(chǎn)紫杉醇的生物合成途徑提供了理論依據(jù)，為構(gòu)建高產(chǎn)紫杉醇的基因工程菌株奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。

2 紫杉醇誘導凋亡的相關(guān)信號傳導通路及信號分子

2.1 Ras/Raf/MAPK通路

絲裂原活化蛋白激酶 (Mitogen-activated protein kinases，MAPKs) 是細胞內(nèi)的一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。MAPKs信號轉(zhuǎn)導通路包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶ERK氨基未端激酶/應(yīng)激激活蛋白激酶JNK/SAPK、P38 MAPK[8-9]。MAPKs信號轉(zhuǎn)導通路存在于大多數(shù)細胞內(nèi)，將細胞外刺激信號轉(zhuǎn)導至細胞及其核內(nèi)，引起細胞增殖、分化、轉(zhuǎn)化及凋亡等細胞生物學反應(yīng)。Raf-1是細胞生長繁殖信號轉(zhuǎn)換的主要介質(zhì)也是紫杉醇誘導細胞凋亡的重要介質(zhì)，與上游酪氨酸激酶和下游絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶相聯(lián)系。翁婉雯等[10]研究發(fā)現(xiàn)，紫杉醇能增加腫瘤細胞的放射敏感性，腫瘤細胞經(jīng)藥物和射線誘導后出現(xiàn)G2/M期細胞比例明顯增高，并出現(xiàn)大量的多核細胞，并且多核細胞最終以崩解死亡為結(jié)局。Meshkini等[11]報道，紫杉醇在慢性粒細胞性白血病細胞凋亡中能夠誘導細胞內(nèi)產(chǎn)生氧化應(yīng)激和 JNK活化途徑。

2.2 PI3K/Akt/mTOR通路

磷脂酰肌醇3-激酶 (PI3K) 是T淋巴細胞內(nèi)重要的信號傳導分子，具有促進細胞增殖、抑制細胞凋亡、促進骨架蛋白重排、參與細胞胞吐與分泌顆粒、促進細胞間粘附等過程。近年來研究表明 PI3K可通過激活Akt (PKB)、Rac和Ca2+等信號途徑參與 T淋巴細胞的活化和細胞毒效應(yīng)[12]。Akt (PKB) 可介導細胞存活通路具有抗凋亡效應(yīng)，可使促進凋亡的BAD磷酸化，也可催化凋亡執(zhí)行蛋白 Caspase-9磷酸化，阻止Caspase-9與 Apaf-1結(jié)合及活化。mTOR是PI3K/Akt信號通路的下游效應(yīng)分子，可介導細胞增殖及凋亡。Kuo等[13]研究發(fā)現(xiàn)，黃連素 (BBR)通過干擾細胞周期蛋白D1和E的表達，誘導線粒體/半胱天冬酶途徑產(chǎn)生，使細胞在周期G1期阻滯而死亡，且BBR通過下調(diào)的HER2/PI3K/Akt信號轉(zhuǎn)導通路，抑制細胞生長，促進細胞凋亡。同時表明紫杉醇和 BBR的組合可以顯著地減慢HER2-過表達乳腺癌細胞的生長率。

2.3 核因子 NF-κB/I-κB-alpha/Bcl-2 信號轉(zhuǎn)導通路

NF-κB作為一種核轉(zhuǎn)錄因子，在多數(shù)細胞中與其抑制蛋白 I-κB結(jié)合成復合物的形式存在于胞質(zhì)中。在細胞受到各種刺激后，NF-κB和I-κB則會解離并進入細胞核中，誘導不同的靶基因表達。Muntané等[14]報道，在腫瘤細胞中，TNF-α誘導細胞凋亡是通過加強抑制 NF-κB的活性及其抑制劑I-κB的過度表達，或選擇NF-κB的抑制劑來實現(xiàn)的。

3 紫杉醇誘導細胞凋亡相關(guān)基因

3.1 bcl-2基因

Bcl-2蛋白家族在細胞凋亡中起調(diào)節(jié)作用[15]，其由bcl-2基因表達產(chǎn)生，分為抗凋亡蛋白和促凋亡蛋白，主要是通過影響線粒體滲透性抑制cytC釋放而發(fā)揮作用。在哺乳動物細胞中發(fā)現(xiàn)了至少20種Bcl-2家族成員，其中抑制凋亡成員包括Bcl-2和Bcl-xL等，包含3～4個BH域，稱為Bcl-2樣蛋白。促進凋亡成員分為2個亞類：第一亞類包括Bax、Bak、Bcl-xS等，由2～3個BH域組成，稱為Bax/Bak樣蛋白；第二類包括Bad，Bik/Nbk、Blk、Bid 等，僅有一個 BH3域[16]。Bcl-2家族成員的功能也包括它們形成同二聚體或異二聚體的能力，當腫瘤細胞受到凋亡誘導因子的刺激后是否存活取決于bcl-2/bax的比率，當bax增加時，形成bax-bax同二聚體，加速細胞凋亡。當Bcl-2表達增加時，形成bcl-2-bax異二聚體，抑制bax-bax同二聚體誘導的細胞凋亡。高水平Bcl-2可阻止紫杉醇誘導的凋亡，而紫杉醇誘導的細胞凋亡往往伴隨著 Bcl-2磷酸化而使其失活。故Bcl-2的磷酸化是調(diào)節(jié)細胞凋亡的關(guān)鍵。其上游包括c-Raf-1和PKA，下游還有Caspase-3、PARP等都可能參與誘導凋亡的過程。

Pan等[17]研究表明，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣庫提供紫杉醇運行的直接靶目標，且與誘導細胞凋亡、Bcl-2所處狀態(tài)相關(guān)。Zhou等[18]合成的 Bcl-2/Bcl-xL相關(guān)化合物14和15與多個小肺癌細胞株在低摩爾濃度抑制細胞生長，誘導癌細胞凋亡強勁濃度低至10 nmol的同時也能夠?qū)崿F(xiàn)在人類癌癥的動物模型中有較強的抗腫瘤活性。

3.2 抑癌基因p53與細胞凋亡

p53基因 (20 kb) 是位于 17號染色體短臂上一個單拷貝基因，包含11個外顯子和10個內(nèi)含子，編碼一個含有393個氨基酸的蛋白質(zhì)，分子量為53 kDa[19]。p53基因在細胞生長周期中屬于負調(diào)節(jié)因子，與周期調(diào)控、分化、凋亡等重要的生物學功能有關(guān)，在抑制癌細胞生長過程中起重要作用[20]。目前，對于p53基因與紫杉醇誘導凋亡關(guān)系的觀點并不統(tǒng)一，早在 2001年有人發(fā)現(xiàn)在人類乳腺癌 MCF-7細胞中，紫杉醇可以在凋亡發(fā)生之前強烈地激活ERK和P38 MAPK，但并不依賴P53途徑[21]。同年，也證實了在肺癌細胞中野生型p53存在與否與紫杉醇誘導的凋亡無直接關(guān)系。但 Creane等[22]報道，多西紫杉醇的增敏效應(yīng)可能與p53基因的表達量增加有密切關(guān)系，低劑量的紫杉醇可通過p53激活p21的啟動子，延長紫杉醇處理MCF-7細胞的時間至48 h會導致p21和PCNA的結(jié)合引起G2/M阻滯。Choi等[23]報道，在人類乳腺癌細胞中，紫杉醇能夠誘導G2/M期阻滯和凋亡，并通過雌激素受體 (ER)和p53介導p21基因表達。本課題組通過流式細胞儀檢測證實了微生物生物發(fā)酵合成的紫杉醇可引起 HeLa、HO8910、MCF-7細胞發(fā)生 G2/M期阻滯，并伴有明顯的凋亡峰出現(xiàn)。

3.3 microRNA-155

microRNA-155 (MiR-155) 是一類進化上保守的非編碼單鏈小 RNA，能在轉(zhuǎn)錄后降解靶基因 mRNA或抑制基因的翻譯，具有多種生物學功能。雖然miR-155并不是基因，但其可在多種腫瘤細胞中過表達，癌基因的microRNA-155顯著升高，調(diào)節(jié)多種基因與腫瘤細胞增殖、凋亡和侵襲[24]。Meng等[25]報道，在多形性膠質(zhì)母瘤細胞中，miR-155的阻塞增加了紫杉醇化療敏感性，從而可通過抑制EAG1表達來控制細胞增生。

4 紫杉醇誘導細胞凋亡相關(guān)蛋白

4.1 Caspase蛋白家族

Caspase蛋白家族在細胞凋亡的信號調(diào)控和啟動死亡的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在Caspase蛋白的 N末端含有 IAP結(jié)合基序 (IAP binding motif，IBM)，IAP蛋白中 BIR結(jié)構(gòu)域能與活化的Caspase蛋白中IBM結(jié)合，并由此抑制Caspase活性，進而抑制細胞凋亡發(fā)生[26]?，F(xiàn)已確定至少存在11種Caspase，其中Caspase-1、Caspase-11、可能還有 Caspase-4主要參與白介素前體的活化，不直接參與凋亡信號的轉(zhuǎn)導；Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10參與細胞凋亡的起始；而Caspase-3、Caspase-6和Caspase-7則參與細胞凋亡的執(zhí)行。許惠溢等[27]報道，多西紫杉醇和斑蝥酸鈉誘導細胞凋亡可能與促進Caspases-8表達有關(guān)。本課題組研究結(jié)果表明，微生物生物發(fā)酵合成的紫杉醇誘導的凋亡過程涉及Caspase-3的表達，0.01～1.0 μg/mL內(nèi)生真菌紫杉醇作用24～48 h，抑制HeLa、HO8910、MCF-7細胞生長及誘導凋亡的效果很好，與從樹木中提取的紫杉醇作用效果很相似 (P>0.05)。

4.2 細胞周期蛋白/周期素

細胞周期的4個階段是由3類因子進行精密調(diào)控，分別為周期素依賴性激酶 (Cyclindependent kinases，CDKs)、周期素 (Cyclins) 和周期素依賴性激酶抑制因子 (Cyclin-dependent kinases inhibitors，CKIs)，其中CDKs處于調(diào)控中心地位，cyclins起正調(diào)節(jié)作用，CKIs發(fā)揮負調(diào)節(jié)作用。CDKs (CDK1～7) 是一組依賴于細胞周期蛋白，可與相應(yīng)的 cyclins結(jié)合，并以之為調(diào)節(jié)亞基進而表現(xiàn)出蛋白激酶活性，磷酸化一系列底物，調(diào)控細胞周期運轉(zhuǎn)的蛋白激酶，其活性也隨周期而變化。在腫瘤細胞中，細胞周期的蛋白即周期素常過度表達，而減緩細胞分裂的CKIs蛋白卻常常失活[28]。

Yuan等[29]用帶有靶向Cyclin-B1的短發(fā)卡結(jié)構(gòu)RNA的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染HeLa細胞，減少了Cyclin-B1的表達從而引起 G2期阻滯抑制了癌細胞的增殖并可引起細胞凋亡。同時，他還證實了減少Cyclin-B1表達的HeLa細胞對紫杉醇的敏感性增強，說明紫杉醇誘導的凋亡可能與Cyclin-B1有關(guān)。

4.3 抗凋亡蛋白細胞FLICE抑制蛋白 (C-FLIP)

C-FLIP的失調(diào)已被證實與大多數(shù)人類癌癥的發(fā)生和進展有關(guān)，并且它可抑制Caspase-8酶原激活，從而阻滯 Fas、腫瘤壞死因子受體(Tumor necrosis factor receptor，TNFR)、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體受體 (TNF-related apoptosis inducing ligand，TRAILR)、死亡受體3(Death receptor 3，DR3) 等介導的凋亡途徑[30]。Chen等[31]報道，通過 miR-512-3p下調(diào) C-FLIP可促使紫杉醇誘導細胞凋亡。

4.4 Fas (Factor associated suicide，又稱Cluster of differentiation 95，CD95)

CD95是存在于細胞膜上的一種跨膜蛋白，可在不同組織細胞中表達，調(diào)節(jié)細胞凋亡。Heikaus等[32]研究發(fā)現(xiàn)，同時上調(diào)CD95受體和配體可顯著提高上皮樣肉瘤 (ES) 對抗癌藥物的反應(yīng)。Chen等[33]得出結(jié)論，CD95介導的致瘤性涉及JNK和c-Jun的途徑，CD95起著促進腫瘤生長的作用。

4.5 組織蛋白酶B

半胱氨酸蛋白酶B (Cathepsin B) 是木瓜蛋白酶家族中的半胱氨酸蛋白水解酶，廣泛分布于多種組織細胞的溶酶體中，參與降解各種組織蛋白。涂龍霞等[34]通過體外實驗觀察紫杉醇單獨染毒組和紫杉醇+CA-074 (Me) 聯(lián)合染毒組的表達水平的研究顯示：隨著紫杉醇染毒濃度的升高和染毒時間的延長，細胞凋亡率和Cathepsin B表達水平呈上升趨勢。

4.6 紫杉類藥物對端粒酶的影響

徐秀蓮等[35]報道，轉(zhuǎn)染人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因反義寡核苷酸并聯(lián)合應(yīng)用紫杉醇具有協(xié)同抗腫瘤效應(yīng)，而且能增加 T細胞淋巴瘤細胞株Hut78對紫杉醇的敏感性，促進紫杉醇誘導Hut78凋亡。此外，Bcl-2過度表達使端粒酶活性增高，表達水平下調(diào)時端粒酶活性受抑制，兩者呈正相關(guān)，而抑癌基因p53的表達水平與端粒酶活性呈負相關(guān)[36]。

5 展望

產(chǎn)紫杉醇內(nèi)生真菌的發(fā)現(xiàn)對于解決紫杉醇的來源及其在臨床的廣泛應(yīng)用具有重大的科學價值和廣闊的市場前景，微生物生物發(fā)酵合成紫杉醇將是今后紫杉醇研究的主要方向。目前，對于紫杉醇誘導細胞凋亡的機制尚不十分清楚，研究重點仍是關(guān)于凋亡過程涉及的各種信號傳導通路及相關(guān)基因；另外，與以往只研究單個細胞的凋亡過程不同，關(guān)于細胞間的凋亡信號傳遞及正常細胞群體對個別凋亡細胞的“復蘇信號”傳遞的研究正悄然升起。由此可以發(fā)展到應(yīng)用領(lǐng)域，在高效抑制腫瘤生長、準確確定化療靈敏度方面都將發(fā)揮重要的作用[37-38]，隨之而來的醫(yī)藥學前景也將非?？捎^。

[1]Wani MC, Taylor HL, Wall ME, et al. Plant antitumor agents. VI. isolation and structure of taxol, a novel antileukemic and antitumor agent fromTaxus brevifolia. J Am Chem Soc, 1971,93(9): 2325?2327.

[2]Zhao K, Ping WX, Zhou DP. Recent advance and prospect on taxol production by endophytic fungus fermentation-a review. Acta Microbiol Sin, 2008,48(3): 403?407 (in Chinese).

趙凱, 平文祥, 周東坡. 內(nèi)生真菌發(fā)酵生產(chǎn)紫杉醇的研究現(xiàn)狀與展望. 微生物學報, 2008, 48(3):403?407.

[3]Zhang XX, Wu HG, Xi LM, et al. Recent research and prospect on microbial producing taxol. Chem Ind Eng Prog, 2012, 31(2): 392?396 (in Chinese).

張昕欣, 吳翰桂, 奚立民, 等. 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)紫杉醇的研究進展. 化工進展, 2012, 31(2):392?396.

[4]Ji Y, Bi JN, Yan B, et al. Taxol-producing fungi: a new approach to industrial production of taxol.Chin J Biotech, 2006, 22(1): 1?6 (in Chinese).

紀元, 畢建男, 嚴冰, 等. 產(chǎn)紫杉醇真菌的研究概況與紫杉醇工業(yè)生產(chǎn)的一個新思路. 生物工程學報, 2006, 22(1): 1?6.

[5]Zhao K, Ping WX, Zhang LN, et al. Screening and breeding of high taxol producing fungi by genome shuffling. Sci China C: Life Sci, 2008, 51(3):222?231.

[6]Zhao K, Sun LX, Ma X, et al. Improved taxol production inNodulisporium sylviformederived from inactivated protoplast fusion. Afr J Biotechnol, 2011, 10(20): 4175?4182.

[7]Zhao K, Wang X, Li XL, et al. Cloning of taxadiene synthase cDNA fromTaxus cuspidataand its southern hybridization with the genome DNA of taxol-producing fungus. J Nat Sci Heilongjiang Uni, 2010, 27(6): 748?753 (in Chinese).

趙凱, 王歆, 李秀涼, 等, 東北紅豆杉紫杉二烯合成酶 cDNA克隆及其與紫杉醇產(chǎn)生菌基因組DNA的 Southern雜交. 黑龍江大學自然科學學報, 2010, 27(6): 748?753.

[8]Johnson GL. Defining MAPK Interactomes. ACS Chem Biol, 2011, 6(1): 18?20.

[9]Zhao YN, Li JM, An CW, et al. Effect of Buyanghuanwu recipe on p38MAPK/neuronal apoptosis signal pathway and learning-memory function after forebrain ischemia-reperfusion injury in gerbils. Pharmacol Clin Chin Mater Med, 2010,26(2): 6?9 (in Chinese).

趙雅寧, 李建民, 安朝旺, 等. 補陽還五湯對前腦缺血再灌注損傷沙鼠p38MAPK/神經(jīng)細胞凋亡通路的影響. 中藥藥理與臨床, 2010, 26(2): 6?9.

[10]Weng WW, Xu YJ, Wan JM, et al. Molecular mechanism of radiosensitizing effect of paclitaxel.Chin J Cancer, 2009, 28(8): 844?850 (in Chinese).

翁婉雯, 許玉杰, 萬建美, 等. 紫杉醇放射增敏作用的分子機制. 癌癥, 2009, 28(8): 844?850.

[11]Meshkini A, Yazdanparast R. Involvement of oxidative stress in taxol-induced apoptosis in chronic myelogenous leukemia K562 cells. Exp Toxicol Pathol, 2012, 64(4): 357?365.

[12]Sutherlin DP, Bao L, Berry M, et al. Discovery of a potent, selective, and orally available class I phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/mammalian target of rapamycin (mTOR) kinase inhibitor(GDC-0980) for the treatment of cancer. J Med Chem, 2011, 54(21): 7579?7587.

[13]Kuo HP, Chuang TC, Yeh MH, et al. Growth suppression of HER2-overexpressing breast cancer cells by berberine via modulation of the HER2/PI3K/Akt signaling pathway. J Agric Food Chem, 2011, 59(15): 8216?8224.

[14]Muntané J. Harnessing tumor necrosis factor receptors to enhance antitumor activities of drugs.Chem Res Toxicol, 2011, 24(10): 1610?1616.

[15]London N, Gullá S, Keating AE, et al.In silicoandin vitroelucidation of BH3 binding specificity toward Bcl-2. Biochemistry, 2012, 51(29):5841?5850.

[16]Wei J, Ketada S, Stebbins JL, et al. Synthesis and biological evaluation of apogossypolone derivatives as pan-active inhibitors of antiapoptotic B-cell lymphoma/Leukemia-2 (Bcl-2) family proteins. J Med Chem, 2010, 53(22): 8000?8011.

[17]Pan Z, Gollahon L. Taxol directly induces endoplasmic reticulum-associated calcium changes that promote apoptosis in breast cancer cells. Breast J, 2011, 17(1): 56?70.

[18]Zhou HB, Aguilar A, Chen JF, et al.Structure-based design of potent Bcl-2/Bcl-xL inhibitors with strongin vivoantitumor activity. J Med Chem, 2012, 55(13): 6149?6161.

[19]Yan YX, Zhang SP, Hua J. Advances in research onp53gene. J Beijing Uni Agric, 2009, 24(2):74?77 (in Chinese).

閆毓秀, 張淑萍, 滑靜.p53基因研究進展. 北京農(nóng)學院學報, 2009, 24(2): 74?77.

[20]Partridge M, Costea DE, Huang X, et al. The changing face ofp53in head and neck cancer. Int J Oral Max Surg, 2007, 36(12): 1123?1138.

[21]Bacus SS, Gudkov AV, Lowe M, et al.Taxol-induced apoptosis depends on MAP kinase pathways (ERK and P38) and is independent ofp53. Oncogene, 2001, 20(2): 147?155.

[22]Panno ML, Giordano F, Mastroianni F, et al.Evidence that low doses of taxol enhance the functional transactivatory properties ofp53onp21waf promoter in MCF-7 breast cancer cells. FEBS Lett, 2006, 580(9): 2371?2380.

[23]Choi YH, Yoo YH. Taxol-induced growth arrest and apoptosis is associated with the upregulation of the Cdk inhibitor,p21WAF1/CIP1, in human breast cancer cells. Oncol Rep, 2012, 28(6): 2163?2169.

[24]Li J, Hu WX. The progress of microRNA-155 research. Chin Bull Life Sci, 2010, 22(2): 139?142(in Chinese).

李江, 胡維新. microRNA-155研究進展. 生命科學, 2010, 22(2): 139?142.

[25]Meng W, Jiang L, Lu L, et al. Anti-miR-155 oligonucleotide enhances chemosensitivity of U251 cell to taxol by inducing apoptosis. Cell Biol Int,2012, 36(7): 653?659.

[26]Su ZY, Tung YC, Hwang LS, et al. Blazeispirol a fromAgaricus blazeifermentation product induces cell death in human hepatoma Hep 3B cells through caspase-dependent and caspase-independent pathways. J Agric Food Chem, 2011, 59(9):5109?5116.

[27]Xu HY, Xi Y, Zhong YS, et al. Research on the combined effect of sodium cantharidinate and docetaxel on adenocarcinoma cell apoptosis and the activities of caspase-8. Chin J Mod Appl Pharm,2012, 29(7): 586?590 (in Chinese).

許惠溢, 奚燕, 鐘以勝, 等. 斑蝥酸鈉聯(lián)合多西紫杉醇誘導A549細胞凋亡及對Caspase-8 表達的影響. 中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學, 2012, 29(7): 586?590.

[28]Malumbres M, Pevarello P, Barbacid M, et al. CDK inhibitors in cancer therapy: what is next？Trends Pharmacol Sci, 2008, 29(1): 16?21.

[29]Yuan J, Kramer A, Matthess Y, et al. Stable gene silencing of cyclin B1 in tumor cells increases susceptibility to taxol and leads to growth arrestin vivo. Oncogene, 2006, 25(12): 1753?1762.

[30]Sun XF, Pei YT, Yang GT, et al. Inhibitory effect of c-FLIP-ASODN on lung cancer cellin vivo.Chin J Public Health, 2011, 27(4): 466?468 (in Chinese).

孫雪飛, 裴艷濤, 楊國濤, 等. c-FLIP 反義寡核苷酸對肺癌 A549 細胞裸鼠移植瘤抑制作用.中國公共衛(wèi)生, 2011, 27(4): 466?468.

[31]Chen F, Zhu HH, Zhou LF, et al. Inhibition of c-FLIP expression by miR-512-3p contributes to taxol-induced apoptosis in hepatocellular carcinoma cells. Oncol Rep, 2010, 23(5): 1457?1462.

[32]Heikaus S, Matuszek KS, Suschek CV, et al.Paclitaxel (Taxol?)-induced apoptosis in human epithelioid sarcoma cell lines is enhanced by upregulation of CD95 ligand (FasL/Apo-1L). J Cancer Res Clin Oncol, 2008, 134(6): 689?695.

[33]Chen L, Park SM, Tumanov AV, et al. CD95 promotes tumour growth. Nature, 2010, 465(7297):492?496.

[34]Tu LX, Zhang LJ, Wu YO, et al. Cathepsin B and paclitaxel-induced apoptosis in gastric cancer BGC-823 cells. J Environ Health, 2011, 28(5):387?390 (in Chinese).

涂龍霞, 張林杰, 吳亞歐, 等. 組織蛋白酶 B 與紫杉醇誘導胃癌 BGC-823細胞凋亡的體外實驗研究. 環(huán)境與健康雜志, 2011, 28(5): 387?390.

[35]Xu XL, Chen H, Liu Y, et al. Telomerase antisense oligodeoxynucleotide sensitizes Hut78 cells to paclitaxel-mediated apoptosis. Chin J Pathophysiol,2008, 24(1): 192?194, 197 (in Chinese).

徐秀蓮, 陳浩, 劉毅, 等. hTERT反義寡核苷酸促進紫杉醇誘導Hut78細胞凋亡. 中國病理生理雜志, 2008, 24(1): 192?194, 197.

[36]Salazar AM, Miller HL, McNeely SC, et al.Suppression ofp53andp21CIP1/WAF1reduces arsenite-induced aneuploidy. Chem Res Toxicol,2010, 23(2): 357?364.

[37]Yang WS, Shimada K, Delva D, et al. Identification of simple compounds with microtubule-binding activity that inhibit cancer cell growth with high potency. ACS Med Chem Lett, 2012, 3(1): 35?38.

[38]Trabulo S, Cardoso AM, Santos-Ferreira T, et al.Survivin silencing as a promising strategy to enhance the sensitivity of cancer cells to chemotherapeutic agents. Mol Pharm, 2011, 8(4):1120?1131.

October 10, 2012; Accepted: November 30, 2012

Kai Zhao. Tel/Fax: +86-451-86609016; E-mail: zk395@yahoo.com.cn

國家自然科學基金 (No. 30970090)，教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃，中國博士后科學基金項目 (No. 20090450136)，哈爾濱市科技創(chuàng)新人才研究專項資金項目 (No. 2010RFQXS043)，黑龍江省普通高等學校新世紀優(yōu)秀人才培養(yǎng)計劃 (No. 1251-NCET-005)，黑龍江省教育廳科學技術(shù)研究項目 (No. 11551377) 資助。

Paclitaxel induced apoptotic genes and pathways alterations:a review

Dan Liu*, Hong Kang*, Chuanzhen Sun, Ye Xiao, and Kai Zhao

Laboratory of Microbiology,College of Life Science,Engineering Research Center of Agricultural Microbiology Technology,Ministry of Education,Heilongjiang University,Harbin150080,Heilongjiang,China

Taxol has clinical efficacy on many malignant tumors, thus having a good market prospects. The anti-cancer mechanism of taxol is to arrest the cell cycle of tumor cells, leading to apoptosis. Based on our research over the years, we reviewed the latest developments in signaling pathways, the effects of related genes and proteins on apoptosis during paclitaxel-induced apoptosis process, including the paclitaxel-producing gene in microbial fermentation process, cyclin,telomerase of apoptosis.

paclitaxel, apoptosis, signaling transduction, apoptosis gene, associated protein

Supported by: National Natural Science Foundation of China (No. 30970090), Ministry of Education Program for New Century Excellent Talents, Chinese Postdoctoral Science Foundation (No. 20090450136), Science and Technology Innovation Talent Research Special Funds of Harbin (No. 2010RFQXS043), New Century Excellent Talents of Heilongjiang Provincial University (No. 1251-NCET-005), the Education Department of Heilongjiang Province Science and Technology Research Projects (No. 11551377).

*These authors contributed equally to this study.

(本文責編 陳宏宇)