《Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease》：Rutaecarpine suppresses osteosarcoma progression and tumor-induced bone destruction by targeting the PRAS40-associated signaling network in an
ex vivo metastasis model
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•Rutaecarpine (Rut) 抑制骨肉瘤细胞生长、迁移和侵袭。•Rut 抑制 PRAS40 信号及其下游致癌通路。•Rut 诱导凋亡、自噬和线粒体功能障碍。•Rut 抑制 MMP 表达和无锚定依赖生长。•Rut 离体状态下减轻骨肉瘤诱导的骨破坏 ex vivo.引言
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Rutaecarpine (Rut) 抑制骨肉瘤细胞生长、迁移和侵袭。
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Rut 抑制 PRAS40 信号及其下游致癌通路。
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Rut 诱导凋亡、自噬和线粒体功能障碍。
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Rut 抑制 MMP 表达和无锚定依赖生长。
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Rut 离体状态下减轻骨肉瘤诱导的骨破坏 ex vivo.
引言
骨肉瘤是最常见的原发性骨恶性肿瘤，主要影响儿童和年轻人，且具有高度肺转移倾向 [1], [2]。尽管外科技术和多药联合化疗在过去几十年取得了进展，但转移性或复发性疾病患者的预后仍然很差，生存率停滞在约 20% 左右 [3], [4], [5]。这一临床挑战凸显了需要识别能够靶向控制骨肉瘤细胞生存和侵袭性进展的细胞内信号网络的新型治疗剂。
由于天然生物碱具有多靶向生物活性和相对较低的全身毒性，它们已成为癌症药物发现的重要来源 [6], [7]。Rutaecarpine (Rut) 是一种吲哚吡啶喹啉酮生物碱，据报道具有广泛的药理特性，包括抗炎、心脏保护和抗肿瘤活性 [8], [9]。Rut 还因其对环氧合酶 -2 (COX-2) 的强效和选择性抑制活性而广受认可 [8], [10]。COX-2 在多种人类恶性肿瘤中经常过表达，它有助于肿瘤细胞增殖、生存和血管生成 [11]。值得注意的是，在骨肉瘤中，升高的 COX-2 表达与侵袭性肿瘤进展、耐药性和不良临床结局密切相关，使其成为一个有吸引力的治疗靶点 [12], [13]。尽管之前的研究已报告了 Rut 在包括乳腺癌和结直肠癌在内的上皮性癌症中的抗增殖作用 [14], [15]，但其在骨肉瘤等间质来源肿瘤中的生物学效应仍未得到充分探索，特别是关于其潜在分子靶点方面。
一个关键但研究相对较少的骨肉瘤调节成分是富含脯氨酸的 AKT 40 kDa 底物 (PRAS40)，它是雷帕霉素靶蛋白复合物 1 (mTORC1) 的组成部分。PRAS40 在 Thr246 处的磷酸化缓解了其对 mTORC1 的组成性抑制，从而促进蛋白质合成、细胞生长和对凋亡的抵抗 [16], [17]。尽管 AKT/mTOR 信号通路的失调被认为是骨肉瘤进展的重要驱动力，但靶向 PRAS40 相关信号网络的治疗潜力尚未得到充分研究 [18]。
在本研究中，我们采用高通量磷酸化激酶谱分析来检查 Rut 在人类 MG63 骨肉瘤细胞中诱导的信号改变。在分析蛋白质中，PRAS40 的磷酸化成为最显著改变的事件之一，表明 PRAS40 相关信号可能有助于细胞对 Rut 的反应。我们进一步证明，Rut 抑制 PRAS40 相关信号，伴随线粒体凋亡、细胞周期停滞和转移特性降低。这些发现扩展了对 Rut 分子作用的理解，并支持其作为针对骨肉瘤中 PRAS40 相关信号的候选化合物的潜力。
章节摘要
通用化学品和试剂
Rut (C18H13N3O, 货号 R3277) 购自 Sigma-Aldrich (圣路易斯，MO, 美国)。将该化合物溶解在二甲基亚砜 (DMSO) 中制备储备液。Dulbecco 改良 Eagle 培养基 (DMEM)、胎牛血清 (FBS) 和青霉素 - 链霉素购自 Gibco (大岛，NY, 美国)。针对 PARP、Cleaved PARP、Bax、Survivin、Bcl-2、Bcl-xL、cdk4、cdk6、Cyclin D1、p-PRAS40、PRAS40、p-AKT、p-70S6K、p-GSK3β、GSK3β、β-catenin、Beclin-1 的特异性一抗，
Rutaecarpine 在人类骨肉瘤细胞中诱导细胞毒性
Rut 是一种突出的吲哚吡啶喹啉酮生物碱，其特征是对 COX-2 具有强效的选择性抑制活性。鉴于已报道的 COX-2 过表达与多种癌症中肿瘤进展之间的关联，我们检查了 Rut 是否在骨肉瘤细胞中发挥抗肿瘤作用。首先在两个人类骨肉瘤细胞系中评估细胞活力，即 p53 野生型 SJSA-1 和 p53 突变型 MG63 细胞。如图 1B 和 C 所示，Rut 以
讨论
由于骨肉瘤具有较高的全身转移率和目前挽救疗法的有限疗效，其临床管理仍然具有挑战性 [1], [2], [3], [4], [5]。在本研究中，我们调查了 Rut 的抗骨肉瘤活性并探索了其生物学效应背后的分子机制。尽管之前已报道 Rut 在几种上皮恶性肿瘤中表现出抗肿瘤活性 [14], [15]，但其在骨肉瘤中的作用仍然
结论
总之，本研究证明 Rut 通过调节 PRAS40 相关信号网络发挥抗骨肉瘤活性。Rut 诱导细胞周期停滞和线粒体介导的凋亡，伴随活性氧积累和自噬相关信号的变化。Rut 还通过 GSK3β 依赖机制抑制 β-catenin 信号，这与转移标志物表达减少以及迁移、侵袭和
CRediT 作者贡献声明
Hyung-Mun Yun: 写作 - 审查与编辑，写作 - 原稿撰写，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式分析，数据管理，概念化。Kyung-Ran Park: 写作 - 审查与编辑，写作 - 原稿撰写，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法论，调查，形式分析，数据管理，概念化。
致谢
本工作得到了由 韩国政府 (MSIT) 资助的 韩国国家研究基金会 (NRF) 资助 (编号 2022R1C1C1003491)。作者还感谢韩国基础科学研究所 (KBSI) 湖南区域中心的技术支持以及活体双光子显微镜系统 (IMPM, KJ316) 的协助。
Hyung-Mun Yun|Kyung-Ran Park
