Effect of Matrine Derivative C4 on Migration， Invasion and Apoptosis of Non-small Cell Lung Cancer Cells by Targeting Heat Shock Protein 90

ZENG Panke; WANG Lisheng

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221429

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Effect of Matrine Derivative C4 on Migration， Invasion and Apoptosis of Non-small Cell Lung Cancer Cells by Targeting Heat Shock Protein 90

更新时间：2022-11-02

- Effect of Matrine Derivative C4 on Migration， Invasion and Apoptosis of Non-small Cell Lung Cancer Cells by Targeting Heat Shock Protein 90
  增强出版
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 23, Pages: 71-78(2022)
- 作者机构：
  
  广西大学医学院，南宁 530004
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221429
  CLC： R22;R242;R2-031;R285.5
- Received：06 March 2022，
  
  Published Online：19 May 2022，
  
  Published：05 December 2022
- 稿件说明：
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曾攀科,王立升.基于热休克蛋白90靶点的苦参碱衍生物C4对非小细胞肺癌细胞迁移、侵袭及凋亡的影响[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(23):71-78.

ZENG Panke,WANG Lisheng.Effect of Matrine Derivative C4 on Migration， Invasion and Apoptosis of Non-small Cell Lung Cancer Cells by Targeting Heat Shock Protein 90[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(23):71-78.
曾攀科,王立升.基于热休克蛋白90靶点的苦参碱衍生物C4对非小细胞肺癌细胞迁移、侵袭及凋亡的影响[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(23):71-78. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221429.

ZENG Panke,WANG Lisheng.Effect of Matrine Derivative C4 on Migration， Invasion and Apoptosis of Non-small Cell Lung Cancer Cells by Targeting Heat Shock Protein 90[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(23):71-78. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221429.

摘要

目的

研究基于热休克蛋白90靶点的苦参碱衍生物C4对非小细胞肺癌细胞迁移、侵袭及凋亡的影响。

方法

采用分子对接和蛋白免疫印迹法（Western blot）检测苦参碱衍生物C4（0、1、2、4、8 μmol·L

-1

）对热休克蛋白90（Hsp90）的调控作用；采用噻唑蓝（MTT）比色法检测衍生物C4（0、0.25、0.5、1、2、4、8、16 μmol·L

-1

）对非小细胞肺癌A549细胞活力的影响；采用克隆形成实验检测衍生物C4（0、2、4、8 μmol·L

-1

）对A549细胞增殖能力的影响；采用细胞划痕实验检测衍生物C4（0、2、4、8 μmol·L

-1

）对A549细胞迁移能力的影响；采用Transwell实验检测衍生物C4（0、2、4、8 μmol·L

-1

）对A549细胞侵袭能力的影响；采用流式细胞术检测衍生物C4（0、2、4、8 μmol·L

-1

）对A549细胞凋亡能力的影响；采用Western blot检测衍生物C4（0、1、2、4、8 μmol·L

-1

）对A549细胞蛋白激酶B（Akt）、磷酸化Akt（p-Akt）、表皮生长因子受体（EGFR）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）、p-PI3K、胱天蛋白酶-9（Caspase-9）、B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）、Bcl-2相关X基因（Bax）、B细胞淋巴瘤2相关的细胞死亡激动剂（Bad）蛋白表达量的影响。

结果

衍生物C4能有效地与Hsp90蛋白通过水介导的氢键网络与天冬氨酸-51（ASN-51）、甘氨酸-135（GLY-135）、苯丙氨酸-138（PHE-138）的残基相互作用，和PHE-138苯环之间的π-π堆积相互作用有助于增强其亲和力，与空白组比较，衍生物C4可以明显的下调A549细胞内Hsp90蛋白表达（

0.05，

0.01）；与空白组比较，衍生物C4可以明显降低细胞活力（

0.05，

0.01）；给药24、48、72 h，衍生物C4对A549细胞的半数抑制浓度（IC

）分别为（12.32±0.14）、（7.79±0.16）、（3.26±0.09） μmol·L

-1

；与空白组比较，衍生物C4（2、4、8 μmol·L

-1

）使A549细胞克隆形成能力明显下降（

0.05，

0.01），且呈浓度依赖性；与空白组比较，衍生物C4可以明显抑制A549细胞的迁移、侵袭能力（

0.05，

0.01），其中浓度在8 μmol·L

-1

时效果最为显著（

0.01）；与空白组比较，衍生物C4可以显著诱导A549细胞发生凋亡反应（

0.01），在0、2、4、8 μmol·L

-1

时细胞凋亡率分别为（2.28±0.35）%、（4.97±0.36）%、（8.86±0.50）%、（20.67±0.99）%；与空白组比较，衍生物C4可以明显增加Caspase-9、Bax、Bad蛋白表达量（

0.05，

0.01），使PI3K、p-PI3K、p-Akt、EGFR、Bcl-2蛋白表达量发生不同程度降低（

0.05，

0.01），Akt蛋白的表达量没有发生明显的变化。

结论

衍生物C4发挥抗肿瘤的作用是通过抑制细胞活力、增殖能力、迁移和侵袭能力，并且促进细胞的凋亡反应，其发挥作用的机制可能是通过抑制Hsp90/PI3K/Akt信号通路来实现的。

Abstract

Objective

To study the effects of matrine derivative C4 on migration， invasion and apoptosis of non-small cell lung cancer cells by targeting heat shock protein 90.

Method

Molecular docking and Western blot were used to detect the regulation of matrine derivative C4 （0， 1， 2， 4， 8 μmol·L

-1

） on heat shock protein 90 （Hsp90）. methyl thiazolyl-tetrazolium （MTT） assay was conducted to observe the effects of C4 （0， 0.25， 0.5， 1， 2， 4， 8， 16 μmol·L

-1

） on viability of A549 cells. The impacts of different concentrations of C4 （0， 2， 4， 8 μmol·L

-1

） on the proliferation， migration， invasion and apoptosis of A549 cells were explored by clone formation assay， wound healing assay， Transwell assay， and flow cytometry， respectively. Western blot was employed to detect the effects of C4 （0， 1， 2， 4， 8 μmol·L

-1

） on the protein expression of A549 protein kinase B （Akt）， phosphorylated protein kinase B （p-Akt）， epidermal growth factor receptor （EGFR）， phosphatidylinositol 3 kinase （PI3K）， p-PI3K， cysteine aspartate protease 9 （Caspase-9）， B-cell lymphoma 2 （Bcl-2）-associated X （Bax）， Bcl-2， and Bcl-2-associated agonist of cell death （Bad）.

Result

Matrine derivative C4 could effectively interact with Hsp90 protein through a water-mediated hydrogen bond network with residues of asparagine-51 （ASN-51）， glycine-135 （GLY-135）， and phenylalanine-138 （PHE-138）， and the π-π stacking interaction with the phenyl ring of PHE-138 contributed to its affinity. In addition， compared with blank group， C4 down-regulated the protein expression of Hsp90 in A549 cells （

0.05，

0.01）， and reduced the cell viability （

0.05，

0.01）. The half-maximal inhibitory concentrations （IC

） of C4 on A549 cells were （12.32±0.14），（7.79±0.16） and （3.26±0.09） μmol·L

-1

at 24， 48 and 72 h， respectively. Compared with the conditions in the blank group， the clone formation ability of A549 cells in C4 （2， 4， 8 μmol·L

-1

） groups was decreased （

0.05，

0.01） in a concentration-dependent manner， and C4 inhibited the migration and invasion of A549 cells （

0.05，

0.01）， with the most significant inhibition observed at 8 μmol·L

-1

（

0.01）. Moreover， C4 induced apoptosis of A549 cells （

0.01）， and the apoptosis rates at 0， 2， 4 and 8 μmol·L

-1

were （2.28±0.35）%，（4.97±0.36）%，（8.86±0.50）% and （20.67±0.99）%， respectively. It also up-regulated the protein expression of Caspase-9， Bax and Bad （

0.05，

0.01）， while down-regulated those of PI3K， p-PI3K， p-Akt， EGFR and Bcl-2 to varying degrees （

0.05，

0.01）， and the protein expression level of Akt did not change significantly.

Conclusion

Matrine derivative C4 played an anti-tumor role by inhibiting cell viability， proliferation， migration and invasion and promoting apoptosis response， which might be realized by inhibiting Hsp90/PI3K/Akt signaling pathway.

关键词

Keywords

references

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