Plus深读 | 饮食可获得的黄酮--luteolin能够通过表观调控NRF2通路激活，抑制结肠癌细...

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jcb.27275

编者按

之前的研究中，已经发现肠癌的上皮细胞中存在表观遗传标记的变化，例如DNA甲基化水平的提高可以促进正常上皮细胞的癌变（1）。Nuclear factor erythroid 2‐related factor 2 (Nrf2)则与细胞抵御氧化伤害相关，能够影响氧化压力下细胞中的DNA损伤、炎症反应和凋亡等(2)。本研究的亮点在于，发现了植物来源的luteolin（毛地黄黄酮），能够调节细胞内的表观调控蛋白，从而影响表观修饰水平，包括DNA甲基化和组蛋白修饰等，控制NRF2/ARE通路变化，从而影响肿瘤细胞的增殖和功能。

备注：

1）Luteolin (LUT)：即毛地黄黄酮，一种植物来源的黄酮类物质，能够通过饮食摄入。能够起到抑炎、抑癌等作用，主要通过影响转录因子和激酶活性、阻滞细胞周期、促进凋亡等起作用。

2）Anchorage‐independent growth，即锚定非依赖性生长，能够反映肿瘤细胞的致瘤性、和转移侵袭等能力。

01

LUT抑制细胞生存，以及锚定非依赖型生长

LUT是一种黄酮类物质（Fig.1A），能够抑制HCT116等细胞的生存（Fig.1B），并且抑制能力与LUT的浓度、处理时间长度呈现正相关（Fig.1B）。另外LUT还能够剂量依赖性的抑制悬浮状态下的克隆形成（Fig.1C-D）。

Figure 1

02

LUT处理会降低Nrf2启动子上的DNA甲基化，从而促进Nrf2及其下游基因表达

之前的研究结果证明，Nrf2的表达水平受到其启动子上的DNA甲基化水平的负向调节，即高的甲基化水平会抑制NRF2蛋白水平以及下游通路基因水平（3）。LUT处理则会提高Nrf2的表达和蛋白水平（Fig.2A,D-E），同样提高的还有NRF2的下游基因，HO-1和NQO1（Fig.2B-E）。

结合之前研究结果，即LUT可以抑制DNA甲基转移酶DNMT家族活性(4)，研究者进一步进行了DNA甲基化测序。通过分析Nrf2启动子上3个CpG岛发现，LUT处理会降低DNA甲基化水平（Fig.3）。作为对照DNA甲基化抑制剂5-aza和组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA合并处理，则会造成大幅度的DNA甲基化水平降低（Fig.3A-B）。

Figure 2

 Figure 3

03

LUT处理能够影响表观修饰蛋白表达水平

研究者分析了一系列表观修饰蛋白对LUT的响应，发现LUT的处理会抑制一系列关键因子的蛋白水平以及活性，包括DNA甲基转移酶DNMT1/3A/3B（Fig.4A-C），以及组蛋白去乙酰化酶HDAC1/2/3/6/7等（Fig.5A-C）。

Figure 4

Figure 5

文章分析：

近年来，特别是青蒿素应用获得诺奖以来，天然来源的化合物在疾病控制过程中的功能以及作用分子机理研究越来越热。本文解析了毛地黄黄酮化合物在细胞中的作用靶点和作用机理，并且将其与广泛大范围的表观遗传调控相联系，解释了其对于炎症、肿瘤等疾病治疗作用的可能机理。结肠癌发病率高，分子分型复杂，本研究从表观遗传变化水平解析了结肠癌的发病机理，并从细胞学水平上证实毛地黄酮治疗结肠癌的分子基础，为其用于结肠癌疾病治疗提供了进一步证据。

本研究来自：

Qian Zuo et, al. The dietary flavone luteolin epigenetically activates the Nrf2 pathway and blocks cell transformation in human colorectal cancer HCT116 cells. J Cell Biochem. 2018; Aug 20.

Reference：

1: Ally MS, Al‐Ghnaniem R, Pufulete M. The relationship between gene‐specific DNA methylation in leukocytes and normal colorectal mucosa in subjects with and without colorectal tumors. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2009;18:922‐928.

2: Leinonen HM, Kansanen E, Pölönen P, Heinäniemi M, Levonen AL. Role of the Keap1‐Nrf2 pathway in cancer. Adv Cancer Res. 2014;122:281‐320.

3: Kang KA, Piao MJ, Ryu YS, et al. Interaction of DNA demethylase and histone methyltransferase upregulates Nrf2 in 5‐fluorouracil‐resistant colon cancer cells. Oncotarget. 2016;7:40594‐40620.

4: Kanwal R, Datt M, Liu X, Gupta S. Dietary flavones as dual inhibitors of DNA methyltransferases and histone methyltransferases. PLoS One. 2016;11:e0162956.