《Electronic Journal of Biotechnology》:Exploring the molecular mechanism of resveratrol for the treatment of lung adenocarcinoma based on molecular docking
编辑推荐:
本研究针对肺腺癌(LUAD)治疗中肿瘤进展和耐药性等临床挑战,探讨了天然多酚白藜芦醇(RES)通过靶向EPHB2抑制LUAD恶性行为及糖酵解的作用机制。研究发现RES与EPHB2直接结合并下调其表达,进而抑制细胞增殖、迁移、侵袭及糖酵解过程,为LUAD的靶向治疗提供了新策略。
肺癌是全球范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一,其中肺腺癌(Lung Adenocarcinoma, LUAD)作为非小细胞肺癌的主要亚型,因其早期症状隐匿,多数患者确诊时已处于中晚期,面临肿瘤进展迅速和化疗耐药等临床困境。尽管手术、放疗和靶向治疗等手段不断进步,但患者预后仍不理想,亟需开发新型辅助治疗策略。近年来,天然植物活性成分因其多靶点、低毒性的特点成为抗癌药物研究的热点。白藜芦醇(Resveratrol, RES)作为一种广泛存在于葡萄、花生等植物中的多酚类化合物,已被证实具有抗氧化、抗炎及抗肿瘤等多种生物活性,但其在LUAD中的具体作用靶点与分子机制尚不明确。
为深入揭示RES抑制LUAD恶性进展的机理,来自广州中医药大学顺德医院肿瘤科的研究团队在《Electronic Journal of Biotechnology》上发表了一项整合生物信息学分析、分子对接及实验验证的研究。该研究通过多数据库联合分析发现,酪氨酸激酶受体EPHB2在LUAD组织中显著高表达,且与糖酵解关键基因(SLC2A1、HK2、LDHA)呈正相关。进一步地,研究人员通过分子对接和细胞热转移 assay(Cellular Thermal Shift Assay, CETSA)证实RES能够直接与EPHB2蛋白结合,并降低其稳定性。体内外实验表明,RES处理可显著抑制LUAD细胞增殖、迁移、侵袭及糖酵解过程(如葡萄糖摄取、乳酸生成和ATP水平),而EPHB2过表达则能逆转RES的抑癌作用。这些结果提示RES可能通过靶向EPHB2介导的糖酵解通路发挥抗LUAD作用。
本研究主要关键技术包括:1)基于TIMER、GEPIA、TCGA和GEO公共数据库的生物信息学分析;2)AutoDock Vina分子对接与iMOD服务器动态模拟;3)细胞热转移 assay(CETSA)验证蛋白-配体相互作用;4)体外细胞功能实验(CCK-8、克隆形成、Transwell迁移/侵袭 assay);5)糖酵解相关指标检测(葡萄糖摄取、乳酸和ATP水平测定);6)裸鼠移植瘤模型体内验证。
3.1. 生物信息学分析揭示EPHB2在LUAD细胞及RES处理A549细胞中的表达
通过TIMER、GEPIA和TCGA数据库分析发现,EPHB2在LUAD和肺鳞癌(LUSC)组织中表达显著上调。GEO数据集(GSE268175和GSE9008)进一步显示,EPHB2是非小细胞肺癌(NSCLC)组织中的差异高表达基因,而在经RES处理的A549细胞中其表达被抑制。
3.2. 分子对接与动态模拟分析RES与EPHB2的结合
分子对接结果表明,RES与EPHB2具有较高的结合亲和力(-6.9 kcal/mol),关键相互作用残基包括ILE-697、THR-699、VAL-635等。动态模拟分析显示蛋白结构变形处于合理范围,且RES以浓度依赖方式抑制LUAD细胞活力。CETSA实验证实RES可增强EPHB2的热稳定性,间接支持二者间的直接结合。
3.3. RES抑制LUAD体内肿瘤生长
在A549细胞移植瘤模型中,RES(40 mg/kg)处理显著减小肿瘤体积和重量。免疫组化染色显示,RES组肿瘤组织中Ki-67(增殖标志物)、EPHB2、GLUT1和HK2(糖酵解关键蛋白)阳性细胞数均明显减少,表明RES通过下调EPHB2抑制肿瘤生长与糖酵解。
3.4. RES通过下调EPHB2抑制LUAD细胞增殖与转移
Western blot检测发现EPHB2在LUAD细胞(A549、H1299)中高表达。救援实验显示,RES处理降低EPHB2蛋白水平,而EPHB2过表达可逆转RES对细胞克隆形成、迁移和侵袭的抑制作用,证明EPHB2是RES发挥抑癌功能的关键靶点。
3.5. RES通过EPHB2抑制LUAD细胞糖酵解
GEPIA数据库分析提示EPHB2与糖酵解标志物(SLC2A1、HK2、LDHA)表达正相关。功能实验表明,RES处理显著降低LUAD细胞的葡萄糖摄取、乳酸生成和ATP水平,且该效应可被EPHB2过表达所逆转,说明RES-EPHB2轴通过调控糖酵解影响LUAD进展。
本研究系统阐明了白藜芦醇通过直接靶向EPHB2抑制肺腺癌恶性表型及糖酵解代谢的新机制。不仅深化了对天然化合物多靶点作用的理解,也为EPHB2作为LUAD治疗靶点的转化研究提供了理论依据。尽管RES在体内外实验中展现出显著抑癌效果,但其临床应用仍面临生物利用度低、有效浓度高等挑战。未来研究可聚焦于开发RES纳米递送系统或设计高亲和力EPHB2抑制剂,以推动其向临床转化。该工作为天然产物抗肿瘤研究提供了从靶点发现到功能验证的完整范式,对LUAD的精准治疗具有重要启示意义。