【研究进展】04092014(2)

题目：MTH1的抑制作用通过阻止对dNTP池的清除来消灭癌症

Abstract Cancers have dysfunctional redox regulationresulting in reactive oxygen species production, damaging both DNA and freedNTPs。 The MTH1 protein sanitizes oxidized dNTP pools to prevent incorporationof damaged bases during DNA replication。 Although MTH1 is non-essential innormal cells, we show that cancer cells require MTH1 activity to avoidincorporation of oxidized dNTPs, resulting in DNA damage and cell death。 Wevalidate MTH1 as an anticancer target in vivo and describe small moleculesTH287 and TH588 as first-in-class nudix hydrolase family inhibitors thatpotently and selectively engage and inhibit the MTH1 protein in cells。

Proteinco-crystal structures demonstrate that the inhibitors bind in the active siteof MTH1。 The inhibitors cause incorporation of oxidized dNTPs in cancer cells,leading to DNA damage, cytotoxicity and therapeutic responses inpatient-derived mouse xenografts。 This study exemplifies the non-oncogeneaddiction concept for anticancer treatment and validates MTH1 as being cancerphenotypic lethal。

氨基葡萄糖是存在于机体内尤其是关节软骨中的氨基单糖，是人体关节软骨基质中合成蛋白聚糖所必需的重要成份，它选择性地作用于骨性关节，阻断骨性关节的病理过程，刺激软骨细胞产生有正常多聚体结构的糖蛋白，亦可抑制损伤软骨的酶如胶原和磷脂酶a2的活性，并可抑制损伤细胞的超氧化物自由基的产生，防止皮质激素及某些非甾体抗炎药物对软骨细胞的损害及减少损伤细胞的内毒素因子的释放。氨基葡萄糖是存在于机体内尤其是关节软骨中的氨基单糖，是人体关节软骨基质中合成蛋白聚糖所必需的重要成分，它选择性地作用于骨性关节，阻断骨性关节炎的病理过程，刺激软骨细胞产生有正常多聚体结构的糖蛋白，亦可抑制损伤软骨的酶如胶原酶和磷脂酶a2的活性，并可抑制损伤细胞的超氧化物自由基的产生，防止皮质激素及某些非甾体抗炎药物对软骨细胞的损害及减少损伤细胞的内毒素因子的释放。药理毒理氨基葡萄糖是存在于机体内尤其是关节软骨中的氨基单糖，是人体关节软骨基质中合成蛋白聚糖所必需的重要成分，它选择性地作用于骨性关节，阻断骨性关节炎的病理过程，刺激软骨细胞产生有正常多聚体结构的糖蛋白，亦可抑制损伤软骨的酶如胶原酶和磷脂酶a2的活性，并可抑制损伤细胞的超氧化物自由基的产生，防止皮质激素及某些非甾体抗炎药物对软骨细胞的损害及减少损伤细胞的内毒素因子的释放。

（正文）

抗癌治疗主要是针对癌症中遗传性缺失进行作用，比如致癌基因（例如针对BCRABL突变癌症的imatinib）或者非致癌性遗传缺失（例如针对BRCA1和BRCA2突变癌症的PARP抑制剂）。虽然也有几个病例显示出非常好的疗效，但这些治疗方法总体上还不能取代放疗或化疗。在个性化治疗策略上针对遗传性缺失进行作用会受到癌症中肿瘤自身高度异质性、遗传网络的适应性以及高度体细胞突变频率的限制。在此我们演绎一种非个性化的抗癌策略，使用一种合成性致命性方法针对癌症的表型进行作用，这种方法可能会解决肿瘤自身的异质性并可以更广泛地应用于不同的肿瘤上。

氧化还原调节作用的改变是许多癌症的普遍表型，它在癌症的形成、发展和转移过程中具有重要的作用。氧化还原调节作用的失调以及活性氧物质（ROS）强度的增加会直接导致对DNA的损伤，也会在细胞内和线粒体内的脱氧核苷三磷酸（dNTP）汇集物中对游离的碱基造成损伤。虽然游离的dNTP前体汇集物要比双链DNA上的碱基对于损伤的敏感性高190倍到13000倍，但双链DNA上的碱基损伤曾作为主要的治疗目标。MTH1蛋白对氧化性dNTP汇集物具有打扫清除的功能，比如它可以将8-oxo dGTP或2-OH-dATP 转化为8-oxo dGMP或2-OH-dAMP，这样就会避免这些氧化性核苷酸被整合到DNA上，否则将会导致错配、突变以及细胞死亡。令人感兴趣的是，过量表达MTH1会抑制错配修复作用缺失的直肠结肠癌细胞的突变体表型，这说明氧化性dNTP汇集物在癌症中是损伤导致突变的主要来源。还有，过量表达MTH1会通过抑制整体DNA损伤的水平反转由Ras诱导产生的细胞衰老，强调了癌症中氧化性dNTPs的重要性。由于我们可以以癌症治疗为目的来研究癌症中变化了的氧化还原状态，因此我们推测正常情况下并不是必需性的MTH1蛋白可能在癌细胞中对于清除癌症相关的dNTP汇集物中的损伤起重要作用，并且是癌细胞存活所必需的。在此我们将展示对MTH1是否会成为癌症治疗一个普遍性作用目标所进行的检测，即MTH1是否具有使癌症表型致命性的特点，这种癌症治疗是一种致力于非致癌基因的方式。

MTH1是癌症存活所必需的

起初，p53被误认为是癌基因，直到上个世纪90年代，人们才认识到引起肿瘤形成或细胞癌变的p53蛋白是p53基因的突变产物。⒌信阳毛尖绿茶抑制有细胞突变与癌变的作用：信阳毛尖绿茶能有效抑制细胞突变与癌变的作用，而且有抑制癌细胞的生长和扩散作用，长期饮茶能降低食管癌、胃癌、肠癌等消化道肿瘤的发病率。抗性基因根据其抗性机制不同分为3类，分别为降低细胞内抗生素浓度(包括降低细胞通透性或外排)、靶向改变(包括靶向保护或靶向突变)以及抗生素失活.畜禽养殖业抗生素的大量使用引起养殖环境抗性基因丰度的提高，抗性基因与抗生素之间存在相关关系.检测了我国3个省36份猪场环境样品(包括粪便、堆肥、土壤)中的149种抗性基因，结果表明检出的抗性基因对应的抗生素分别为大环内脂林可霉素链阳杀菌素b(macrolidelincosamidestreptogramin b，mlsb)、β内酰胺类、四环素类、喹诺酮氯霉素胺酰醇类、万古霉素等，按抗性机制分类抗生素失活检出率最高，其后依次为外排和细胞保护机制。

Figure 1 | MTH1prevents 8-oxodGTP incorporation and is required for cancer cell survival.

a,Clonogenic survival of U2OS and VH10 cells transiently transfected with MTH1 siRNA (M)or non-targeting siRNA (NT).Overexpressionof wild-type(WT)MTH1 but not thecatalytically dead mutant(E56A) reverses the decrease in survival after MTH1 knockdown.Data shown asaverage±s.d.from three independent experiments. *P<0.05, one-way analysis of variance (ANOVA).

5. the twin-stator squirrel-cage induction motor with appended interspaced resistor rotor presented in this paper has the structure of the normal squirrel-cage induction motor and the advantage of the coil rotor induction motor which starts by bunching resistor.。 the image-quantitative analysis after immunocytochemical staining indicated that, there was stronger expression of bax protein in the cells which had been transfected with pbk-bax than those which had been transfected with pbk-cmv empty vector or untransfected hcc-9204 cells。 there were morphological changes of apoptosis, such as cell pyknosis, circled, densely stained and bubbling, in some pbk-bax transfected cells, and its tunel index was significantly higher than that of the cells transfected with pbk-cmv empty vector or untransfected。

c,Quantification of 53BP1 foci formation in U2OS cells with overexpression of wild-typeand catalytically dead mutant (E56A) after siRNA transfection for 6 days. Data shown asaverage±s.d.from three independent experiments(≥200cells per sample size). **P<0.01, one-way ANOVA.

d,MTH1 siRNAdepletion increases 8-oxodG and 2-OH-dA levels in DNA. Alkaline comets of U2OS cellstransfected with non-targeting siRNA or MTH1 siRNA no. 1, incubated with OGG1, MUTYH orbuffer alone (control) for45 min at 37 °C.

e, Quantification of comet tail moment.Values represent average±s.e.m. from two independentexperiments (>100comets per experiment).

图1 MTH1可以阻止8-oxodGTP的整合，是癌细胞存活所必需的。

a，U2OS和VH10细胞暂时性使用MTH1siRNA（M）或无目标siRNA（NT）转染后细胞克隆性存活的情况。过量表达野生型MTH1（WT）而不是没有催化活性的突变（E56A）会在MTH1敲低表达后恢复细胞的存活。数据显示为均值±s.d.，来自三次独立实验。*P<0.05，单向方差分析。