甲基化1,2-萘醌衍生物SJ006作为非小细胞肺癌G6PD非竞争性抑制剂的抗肿瘤机制研究

《Scientific Reports》：Methylated 1,2-naphthoquinone derivative SJ006 as an inhibitor of human glucose 6-phosphate dehydrogenase in non-small cell lung cancer cell lines

本研究针对非小细胞肺癌（NSCLC）中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）过度活化导致的化疗耐药问题，通过筛选五种1,2-萘醌衍生物，发现SJ006能特异性抑制G6PD活性而不影响其表达，通过破坏磷酸戊糖途径（PPP）引发氧化应激和细胞周期阻滞，为靶向G6PD的NSCLC治疗提供了新策略。

　　

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占比高达85%。尽管手术、化疗和靶向治疗不断进步，患者5年生存率仍低于18%，化疗耐药和复发是临床面临的严峻挑战。近年来，代谢重编程被视为癌症的核心特征之一，磷酸戊糖途径（PPP）作为细胞代谢的关键分支，通过产生NADPH和核糖-5-磷酸（R5P），不仅维持氧化还原平衡，还为核苷酸合成提供原料，支持肿瘤快速增殖。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）是PPP的限速酶，在NSCLC组织及耐药细胞系中显著高表达，与预后不良密切相关。然而，传统G6PD抑制剂如脱氢表雄酮（DHEA）和6-氨基烟酰胺（6-AN）存在靶点特异性差、代谢不稳定或激素副作用等局限，亟需开发新型高效抑制剂。

本研究由泰国朱拉隆功大学等机构合作完成，发表于《Scientific Reports》。团队通过细胞毒性实验、酶动力学分析、分子对接、流式细胞术等技术，系统评估了五种1,2-萘醌衍生物（包括天然产物曼松酮G及其衍生物）对NSCLC细胞系（A549和NCI-H292）的抗增殖作用及G6PD抑制机制。

关键实验方法概述

研究采用A549（肺腺癌）和NCI-H292（肺黏液表皮样癌）细胞系，通过MTT法检测化合物细胞毒性（CC₅₀），利用酶动力学实验分析G6PD抑制类型（Lineweaver-Burk作图），借助分子对接（CDOCKER模块）模拟化合物与G6PD（PDB: 2BHL）的结合模式，并通过Western blot、qRT-PCR、ROS检测（CM-H₂DCFDA探针）、细胞周期（PI染色）和凋亡分析（Annexin V/PI双染）验证生物学效应。

研究结果

1. 1,2-NQ衍生物的细胞毒性特征

五种植醌衍生物均呈现浓度依赖性抑制NSCLC细胞增殖。其中NN02活性最强（CC₅₀≈5–6 μM），与6-AN相当；SJ006和SJ007（β-拉帕醌）活性中等（CC₅₀≈20–30 μM），与DHEA相近。H292细胞对SJ007敏感性较低，提示细胞类型差异影响药效。

2. SJ006特异性抑制G6PD活性

在非毒性浓度下，SJ006显著抑制A549和H292细胞的G6PD活性，且呈浓度依赖性，而NN02和NN04无此作用。SJ006不改变G6PD的mRNA或蛋白表达水平，表明其直接作用于酶功能。相比之下，DHEA和6-AN均下调G6PD转录，但DHEA在H292细胞中未抑制酶活性，提示其作用存在细胞特异性。

3. SJ006为G6PD非竞争性抑制剂

酶动力学分析显示，SJ006同时降低G6PD的K_m和V_max，符合非竞争性抑制特征；6-AN为竞争性抑制剂（K_m升高），DHEA为非竞争性抑制剂（V_max下降）。分子对接表明，SJ006与G6PD结合能（-10.2 kcal/mol）优于6-AN（-7.5 kcal/mol），并通过氢键（Tyr202、Lys205等）、π-π堆积等相互作用稳定结合于酶-底物复合物界面。

4. SJ006破坏氧化稳态并诱导凋亡

SJ006处理使A549和H292细胞的ROS水平分别升高10.2倍和3.3倍。添加PPP下游产物D-(-)-核糖可部分逆转SJ006的细胞毒性，证实其通过阻断PPP通路发挥作用。此外，SJ006引起G2/M期阻滞（G2/M细胞比例增加约9%），并上调促凋亡因子Bax与抗凋亡蛋白Bcl-2的mRNA比值（A549中升高5.6倍），诱导晚期凋亡。

结论与意义

本研究首次揭示甲基化1,2-萘醌衍生物SJ006作为G6PD非竞争性抑制剂的抗NSCLC潜力。其独特机制在于直接结合G6PD酶-底物复合物，规避了传统抑制剂对转录调控的依赖及脱靶效应。通过阻断PPP通路，SJ006有效扰乱肿瘤细胞的氧化还原稳态和生物合成，引发ROS累积、周期阻滞和凋亡，且其效应可被核糖部分挽救，进一步验证靶点特异性。相较于DHEA和6-AN，SJ006具有更高的结合亲和力与作用选择性，为克服NSCLC耐药提供了新方向。未来需开展体内药效学及毒理学研究，推动其向临床转化。