HCT116细胞的抗癌敏感性及其对选择性聚(ADP-核糖)糖水解酶抑制剂的生物学特性

《FEBS Open Bio》：Anticancer sensitivities and biological characteristics of HCT116 cells resistant to the selective poly(ADP-ribose) glycohydrolase inhibitor

PDD00017273耐药HCT116RPDD细胞中PARG表达不变，但PARP1和ARH3降低，导致PAR积累，同时NAD+和ATP水平升高，使细胞对γ射线和NAMPT抑制剂FK866更敏感，而对其他化疗药物和PARP抑制剂反应相似。

　　

摘要

聚(ADP-核糖)糖水解酶（PARG）是一种参与聚(ADP-核糖)（PAR）降解的关键酶，被认为是潜在的抗癌靶点。我们之前研究了人类结直肠癌HCT116细胞对PARG抑制剂PDD00017273的耐药机制，并建立了具有PDD00017273耐药性的HCT116R^PDD细胞系。在本研究中，我们使用Western blotting技术分析了亲本HCT116细胞和耐药HCT116R^PDD细胞中与PAR代谢相关的酶的蛋白水平。PARG在HCT116R^PDD和HCT116细胞中的表达水平相似。然而，与HCT116细胞相比，HCT116R^PDD细胞中的PARP1和ARH3水平降低。尽管如此，HCT116R^PDD细胞内的PAR水平却升高。有趣的是，HCT116R^PDD细胞对γ射线照射和烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）抑制剂FK866的敏感性高于亲本HCT116细胞，但对5-氟尿嘧啶（5-FU）、顺铂以及PARP抑制剂奥拉帕利（olaparib）、塔拉佐帕利（talazoparib）和维利帕利（veliparib）的敏感性相当。此外，我们观察到HCT116R^PDD细胞内的NAD⁺/NADH和ATP水平略高于亲本HCT116细胞。这些发现表明，癌细胞通过协调PARP和PARG的调节来调节NAD⁺和ATP的水平，从而避免因细胞内PAR积累而导致的细胞死亡。

缩写

ARH3	ADP-核糖水解酶3
NAMPT	烟酰胺磷酸核糖转移酶
PAR	聚(ADP-核糖)
PARG	聚(ADP-核糖)糖水解酶
PARP	聚(ADP-核糖)聚合酶

聚(ADP-核糖)化（PARylation）是一种可逆的翻译后修饰，由聚(ADP-核糖)聚合酶（PARPs，主要是PARP1和PARP2）介导，随后由聚(ADP-核糖)糖水解酶（PARG）去除[[1-5]。聚(ADP-核糖)（PAR）通过PARPs利用烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）作为底物添加到目标蛋白（主要是PARPs本身和DNA修复蛋白）上，最终被PARG和ADP-核糖水解酶3（ARH3）降解为ADP-核糖[[1-4][4, 5][5, 6][4, 6][5-7][5, 7][8-11]。

NAD⁺是一种重要的氧化还原辅因子，对能量代谢至关重要，尤其是在糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化过程中[[4, 12][4, 13-16]⁺通过色氨酸的从头途径以及从烟酰胺（NAM）和烟酸（NA）两条补救途径合成[[4, 17]⁺周转率，并主要依赖NAM补救途径。烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）是该途径的限速酶，已成为抗癌治疗的有希望的靶点[[12, 18, 19][20, 21]。

之前，我们使用选择性PARG抑制剂PDD00017273从亲本人类结直肠癌HCT116细胞建立了具有PDD00017273耐药性的HCT116R^PDD细胞系[[22^PDD细胞在PARG（Glu352Gln）和PARP1（Lys134Asn）上存在特定突变[[22^PDD和HCT116细胞中的PARG蛋白水平相当，但HCT116R^PDD细胞中的PARP1蛋白水平显著降低[[22

在本研究中，我们分析了亲本HCT116细胞和具有PDD00017273耐药性的HCT116R^PDD细胞中的PARylation状态及其相关代谢蛋白的表达情况。此外，我们还评估了这两种细胞系对抗癌药物5-氟尿嘧啶（5-FU）和顺铂、γ射线照射、PARP抑制剂（奥拉帕利、塔拉佐帕利、维利帕利）以及NAMPT抑制剂FK866的敏感性。