莽草酸抑制BLM解旋酶活性及肝癌細胞的研究

葛章文，吳利，張望明.貴州省人民醫院檢驗科，貴州貴陽　55000；.遵義縣人民醫院檢驗科，貴州遵義　5600；.貴陽中醫學院第一附屬醫院檢驗科，貴州貴陽　55000

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莽草酸抑制BLM解旋酶活性及肝癌細胞的研究

葛章文1，吳利2，張望明3
1.貴州省人民醫院檢驗科，貴州貴陽550002；2.遵義縣人民醫院檢驗科，貴州遵義563100；3.貴陽中醫學院第一附屬醫院檢驗科，貴州貴陽550002

［摘要］目的研究莽草酸（shikimic acid）對BLM解旋酶的生物學特性的影響及對肝癌細胞的抑制作用。方法2012年11月—2013年7月應用熒光偏振技術研究莽草酸對BLM解旋酶的DNA結合活性，CCK-8檢測莽草酸對肝癌細胞增殖的抑制作用。結果培養24h，A100（100 μmol/L）、A50（50 μmol/L）、A25（25 μmol/L）三組與不加藥對照組相比，抑制率分別為25.73％、21.31％、18.25％，對肝癌細胞HepG2增殖具有抑制作用（P＜0.05）。結論①莽草酸不能結合BLM解旋酶，不能抑制其與DNA的結合，不能抑制BLM解旋酶的生物學活性。②莽草酸對HpG2細胞的生長有一定的抑制作用，HpG2細胞的生長抑制作用隨藥物作用時間的延長有減弱的表現。③莽草酸抑制腫瘤細胞生長的作用機制不是其通過對BLM解旋酶DNA結合活性的抑制來實現的。

［關鍵詞］莽草酸；BLM解旋酶；DNA結合活性；HpG2；CCK-8

解旋酶第二大超家族中的RecQ解旋酶家族是其中最保守的一個家族，RecQ解旋酶家族在各種生物體的遺傳穩定性的維持中發揮著非常重要的作用［1］。目前仍未見有關人DNA解旋酶結構、功能受莽草酸影響的相關報道。該課題于2012年11月—2013年7月采用熒光偏振和CCK-8技術，研究了莽草酸對BLM642-1290解旋酶的結構和功能的影響，為人類BLM解旋酶缺陷與腫瘤、遺傳性疾病、環境相關疾病關系及致病機制的研究提供理論依據。

1資料與方法

1.1 BLM642～1290解旋酶的制備

BLM642～1290重組菌pET-15b-BLM642-1290-BL21由法國巴黎第十一大學居里研究所的奚緒光主任研究員饋贈.含有6個組氨酸串聯標簽（6×His）的BLM重組大腸桿菌，IPTG誘導BLM解旋酶表達20h（18℃、190 rpm），收集菌體超聲破碎，經鎳離子親和層析柱分離純化，獲得可用于開展酶活性研究的重組BLM解旋酶。莽草酸購自阿拉丁（aladdin）公司。

1.2 DNA底物

帶有熒光標記的和不帶標記的單鏈DNA（ssDNA）底物：委托北京鼎國昌盛生物技術有限責任公司合成。序列如下：A1（45bp）：5'-AATCCGTCGAGCAGAGTTAGG ttaggttaggttagtttttttttt-3'；A2（21bp）：3'-FAM-TTAGGCAGCTCGTCTCAATCC-5'。（注：FAM為羧基熒光素）

1.3莽草酸對大腸桿菌BLM解旋酶結合活性影響的檢測

采用兩種方法完成：①向測定管中加入ddH2O、15μL10×Buffer、3μL DNA（雙鏈DNA（A1A2）、單鏈DNA（A2）），置于熒光偏振儀中檢測熒光各向異性值至穩定，加入不同終濃度的莽草酸，測定熒光各向異性值至穩定，再加入BLM解旋酶使DNA底物飽和，測定熒光各向異性值至穩定。記錄熒光各向異性值的變化。②向測定管中加入ddH2O、15μL 10×Buffer、3μL DNA（雙鏈DNA（A1A2）、單鏈DNA（A2）），置于熒光偏振儀中檢測熒光各向異性值至穩定，加入BLM解旋酶使DNA底物飽和，測定熒光各向異性值至穩定，加入不同終濃度的莽草酸，測定熒光各向異性值至穩定。本實驗中通過調節ddH2O的體積，使反應體系總體積保持在150μL。

1.4莽草酸對肝癌細胞系HpG2生長抑制作用的研究

CCK-8檢測莽草酸對肝癌細胞增殖的抑制作用。

1.4.1實驗分組正常對照組：10％FBS的高糖DMEM。乙醇對照組：10％FBS的高糖DMEM+無水乙醇（濃度小于0.01％）。實驗組10％FBS的高糖DMEM+莽草酸（0.5，2.5，5.0，10.0，25.0，50.0，100 μmol/L）

1.4.2 CCK-8檢測莽草酸對肝癌細胞增殖的抑制作用

①在24孔板里培養肝癌HpG2細胞，分別于一周內每天天消化細胞進行計數，得出細胞生長曲線。②取處于生長對數期的肝癌細胞，在96孔板中接種細胞懸液（8×103/孔），將96板放在培養箱中預培養（37℃，5％ CO2）。③細胞貼壁后，對實驗組和對照組進行饑餓培養3h，后根據實驗分組，加入莽草酸培養細胞，設無細胞組為空白對照組，每組設5個復空，分別于24，48和72h后向每孔加入10μL CCK溶液和90 uL的細胞培養基。④將培養板在培養箱內孵育1～4h。⑤用酶標儀測定在450 nm處的吸光度。

1.5統計方法

全部資料采用SPSS 17.0統計學軟件進行分析。藥物組與不加藥物對照組BLM表達水平比較，采用兩獨立樣本t檢驗，計數資料以％表示，采用Χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2結果

2.1莽草酸對BLM642-1290解旋酶結合活性的影響

莽草酸對BLM642-1290解旋酶的結合活性無明顯的影響（Fig1）。無論以dsDNA（Fig 1B，D）還是ssDNA（Fig 1A，C）作底物時，體系的熒光各向異性值均無明顯變化（P＞0.05），說明莽草酸不能抑制BLM解旋酶的結合活性。

圖A、B.隨著莽草酸濃度升高，單鏈DNA（A2）和雙鏈DNA（A1A2）與莽草酸反應后熒光偏振值無明顯變化，說明莽草酸不與單鏈DNA（A2）或者雙鏈DNA（A1A2）結合，加入酶后熒光偏振值明顯升高并且與藥物濃度無關，說明先前加入的莽草酸不能抑制BLM解旋酶與單鏈DNA或者雙鏈DNA（A1A2）的結合。圖C、 D.加入酶后熒光偏振值明顯升高，說明酶與單鏈DNA（A2）或者雙鏈DNA（A1A2）發生結合，加藥物后隨著藥物濃度升高熒光偏振值無明顯變化，說明加入的莽草酸對BLM解旋酶與單鏈DNA（A2）或者雙鏈DNA（A1A2）的結合無抑制作用。

圖1　BLM解旋酶的DNA結合活性注：A、B：將BLM解旋酶加入DNA和不同濃度莽草酸混合物中；C、D：將不同濃度莽草酸加入DNA和BLM解旋酶混合物中。

2.2莽草酸對肝癌細胞系HpG2生長抑制作用的研究

莽草酸對HpG2細胞的生長有一定的抑制作用。加藥24h后監測，A100（100 μmol/L）、A50（50 μmol/L）、A25（25 μmol/L）3組與不加藥對照組相比，抑制率分別為25.73％、21.31％、18.25％，對肝癌細胞HepG2增殖具有抑制作用（P＜0.05）。培養48h，僅A100（100 μmol/L）組顯示有抑制作用，抑制率為8.19％。培養72h，所有組對HpG2細胞均無抑制作用（P＞0.05）。

圖2　莽草酸加藥24h后CCK-8注：與不加藥物對照組比較，A100（100 μmol/L）、A50（50 μmol/L）、A25（25 μmol/L）3組P＜0.05，抑制率分別為25.73％、21.31％、18.25％。其余組P＞0.05，無抑制作用。n=4。

圖3　莽草酸加藥48h后CCK-8注：與不加藥物對照組比較，A100組P＜0.05，抑制率為8.19％。其余組P＞0.05，無抑制作用。n=4。

圖4　莽草酸加藥72h后CCK-8注：與不加藥物對照組比較，P＞0.05，均無抑制作用。n=4。

3討論

3.1熒光偏振技術研究莽草酸對BLM解旋酶的DNA結合活性

熒光偏振技術被廣泛應用于熒光免疫分析、食品安全與環境監測、藥物篩選、測定蛋白質-核酸及蛋白質-蛋白質的相互作用［2］等領域。利用熒光偏振技術，許厚強等［3］發現甘草次酸對BLM解旋酶的活性有抑制作用。此實驗研究發現莽草酸與單、雙鏈DNA均不能發生結合反應，圖1中A圖顯示莽草酸與單鏈DNA（A2）反應后使得熒光各向異性值未見升高，而B圖顯示莽草酸與雙鏈DNA（A1A2）的反應后熒光各向異性值也未見升高，可知莽草酸與單鏈DNA和雙鏈DNA均不能結合。加入BLM解旋酶后，發現熒光各向異性值明顯增高，但是隨著莽草酸濃度增加，經不同濃度莽草酸作用后的DNA鏈與BLM解旋酶發生反應后的熒光各向異性值無明顯變化（P＞0.05），這就說明莽草酸不能抑制DNA鏈與BLM解旋酶結合。同時，我們采用在加入DNA鏈后，先加入BLM解旋酶再加入不同濃度莽草酸進行測試，圖1中C、D圖顯示：加入BLM解旋酶后熒光各向異性值迅速升高，說明DNA鏈與BLM解旋酶發生了結合。再加入不同濃度莽草酸，反應后的熒光各向異性值與加入BLM解旋酶時熒光各向異性值相比無明顯變化（P＞0.05）。說明莽草酸不能與DNA鏈與BLM解旋酶發生反應后的復合體結合。

3.2莽草酸對肝癌細胞系HpG2生長抑制作用的研究

在對CCK-8實驗的結果分析中我們發現，在芒草酸濃度較低時（0.5 μmol/L、2.5 μmol/L、5 μmol/L），其對HpG2細胞無抑制作用。加藥24h后監測，A100（100 μmol/L）、A50（50 μmol/L）、A25（25 μmol/L）3組與不加藥對照組相比，抑制率分別為25.73％、21.31％、18.25％，對肝癌細胞HepG2增殖具有抑制作用（P＜0.05），加藥組隨著藥物濃度的升高，莽草酸對肝癌細胞的抑制作用越來越大，呈現劑量-效應關系。加藥48h后監測，僅A100（100 μmol/L）組顯示有抑制作用，抑制率為8.19％。加藥72h后，所有組對HpG2細胞均無抑制作用（P＞0.05）。HpG2細胞的生長抑制作用隨藥物作用時間的延長卻有減弱的表現。在查閱相關文獻后［3］，我們分析發生該現象的原因可能是所試腫瘤細胞在莽草酸作用下產生了耐藥。易雪等［4］所做的研究工作對我們很有啟發意義，他們在用絲裂霉素C作用于Jurkat細胞的研究中發現MMC對Jurkat細胞作用48h的凋亡率相比24h反而下降，而在MMC作用于Jurkat細胞48h后BLM mRNA的水平要明顯高于MMC作用24h的水平。孟惠惠［5］、賴衛強［6］等發現多株腫瘤細胞和白血病骨髓細胞中BLM解旋酶表達量高于正常細胞，Darya Bogdanova等［7-8］發現乳腺癌和卵巢癌中有BLM基因突變的發生，所以我們思考，所試腫瘤細胞對莽草酸耐藥現象的發生可能也與BLM基因的高表達或者突變有關。

［參考文獻］

［1］Fekret Osman，et al.The RecQ DNA helicase Rqh1 constrains Exonuclease 1-dependent recombination at stalled replication forks［J］.scientific reports.2016，6：22837

［2］駱衡，許厚強，陳祥等.熒光偏振技術研究Bloom解旋酶催化核心與雙鏈DNA的相互作用［J］.生物化學與生物物理進展，2013，40（3）：255-256

［3］劉金河，徐厚強，孟惠惠，等.甘草次酸對Bloom解旋酶生物學特性的影響［J］.中國生物化學與分子生物學報.2014，30（9）：919-916

［4］易雪，程輝，鄒萍，等.絲裂霉素誘發Jurkat細胞DNA損傷修復機制中blm基因的作用研究［J］.中國實驗血液學雜志，2010（5）：1155-1158.

［5］孟惠惠，許厚強，劉金河，等.三種癌細胞株中Bloom綜合征解旋酶（BLM）的表達水平高于正常細胞［J］.細胞與分子免疫學雜志，2014，30（6）：649-651.

［6］賴衛強，張亞強，劉金河，等.BLM基因在白血病骨髓細胞中的表達及其臨床價值［J］.中國鄉村醫藥，2014，21（10）：61-62.

［7］Darya Prokofyeva.Nonsense mutation p.Q548X in BLM，the gene mutated in Bloom's syndrome，is associated with breast cancer in Slavic populations［J］.Breast Cancer Research and Treatment，2013，137（2）：533-539.

［8］Bogdanova N.Prevalence of the BLM nonsense mutation，p.Q548X，in ovarian cancer patients from Central and Eastern Europe［J］.Fam Cancer，2015，14（1）：145-149.

The Research of Effects of Shikimic Acid on BLM Helicase Activities and Hepatoma Cells

GE Zhang-wen1，WU Li2，ZHANG Wang-ming3
1.Clinical Laboratory，The People's Hospital of Guizhou Province，Guiyang，Guizhou Province，550002 China；2.Clinical Laboratory，The People's Hospital of Zunyi County，Zunyi，Guizhou Province，563100 China；3.Clinical Laboratory，The First Affiliated Hospital of Guiyang College of Traditional Chinese Medicine，Guiyang，Guizhou Province，550002 China

［Abstract］Objective To study the effects of shikimic acid on biological properties of BLM helicase and inhibitory effect on hepatoma cells.Methods From November 2012—July 2013，effects of shikimic acid on DNA-binding activity were detected by fluorescence polarization；Effects of shikimic acid on the growth of hepatoma cells were detected by CCK-8.Results Culture for 24h，compared with the control group，the inhibition rate of A100（100 μmol/L），A50（50 μmol/L）and A25（25 μmol/L）group were 25.73％，21.31％and 18.25％respectively（P＜0.05）.Conclusion 1.Shikimic acid can not bound to BLM helicase，inhibit its binding to DNA and inhibit the biological activities of the helicase .2.Shikimic acid have a mild inhibitory effect on the growth of hepatoma cancer cell line HepG2，but its inhibitory effect decreased with the drug action time prolonged.3.the mechanism of shikimic acid to inhibit the growth of HepG2 cells is not the activity suppression on the DNA binding activity of the BLM helicase.

［Key words］Shikimic acid；BLM helicase；DNA binding activity；HpG2；CCK-8

［中圖分類號］R5

［文獻標識碼］A

［文章編號］1674-0742（2016）06（a）-0009-03

DOI：10.16662/j.cnki.1674-0742.2015.16.009

［作者簡介］葛章文（1987.2-），男，湖南人，碩士，初級檢驗技師，主要從事腫瘤生物治療的研究工作。

［通訊作者］張望明（1986.7-），男，湖南人，碩士，主管檢驗師，研究方向：腫瘤生物治療。Email：83142903@qq.com

收稿日期：（2016-03-05）