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Lunasin是一种新型的抗癌药物,其抗化学致癌物质和致癌基因的功效已在哺乳动物细胞和皮肤癌小鼠模型中得到证实

大豆中也含有lunasin肽,大麦中也记录了lunasin肽Lunasin存在于所有基因型中从美国大豆胚芽收集品和市售大豆蛋白中分析,试验研究表明,当口服摄入时,lunasin在小鼠和大鼠中具有生物利用度,为癌症预防研究中的饮食管理开辟了道路.Lunasin在外源性应用的几分钟内内化到哺乳动物细胞中, 18小时后定位于细胞核中抑制哺乳动物细胞中核心组蛋白的乙酰化尽管其具有预防癌症的特性,但lunasin不会影响正常和确定的癌细胞系的生长速度

提出了一种表观遗传作用机制杀死通过结合转化或新转化的细胞通过转化事件使核心组蛋白去乙酰化,破坏组蛋白乙酰化 - 脱乙酰化的动力学并导致细胞死亡

关键词:lunasin,大豆,大豆,癌症,肽2005国际生命科学研究院doi:101301 / nr2004janr16-21简介消费大豆产品与前列腺癌,乳腺癌,结肠癌和其他癌症的总体低死亡率相关[1-2]东南亚人患乳腺癌和前列腺癌的发病率和死亡率降低4到10倍但是,移民到美国,这些癌症的风险在一代人中迅速上升到与美国人相当的水平2-3饮食中的差异被认为是这种变异的很大一部分4亚洲大豆蛋白的平均摄入量从10克/ d在中国,日本和台湾为30至50克/天5相比之下,美国人的食用量低于1至3克/天在流行病学文献中报道的研究中有三分之二与大豆相关最近的流行病学研究,动物实验和体外研究也显示大豆产品可降低癌症风险7 42个国家的前列腺癌死亡率研究表明,谷物和谷物具有预防前列腺癌的作用,而且豆制品也是如此似乎是一个主要的保护因素8大豆产品与前列腺,9-11乳腺癌,1和子宫内膜癌的风险降低有关12

每天食用超过一次的豆奶与无豆奶相比,前列腺癌风险降低70%摄入量10大豆中的候选化学物质包括Bowman-Birk蛋白酶抑制剂(BBI)和富含BBI的大豆浓缩物(BBIC),肌醇六磷酸(植酸),谷甾醇和异黄酮13-14 BBIC和异黄酮是研究最广泛的15- 16 BBIC,现已用于口腔癌预防的人体临床试验,已被证明可在体外和体内模型中对多种癌症进行保护,包括前列腺癌模型15-19 BBIC显然通过抑制参与癌发生的起始和促进的蛋白酶起作用,但是分子细节仍有待确定大豆蛋白质基质中大豆异黄酮的施用提高了其他蛋白质贡献的可能性观察到异黄酮的预防效果Lobund-Wistar大鼠喂食含有大豆粉(50%蛋白质)的饮食,前列腺肿瘤发生率为30%,而喂食大豆分离蛋白(> 90%蛋白质)的大鼠发病率为3%,虽然这两种物质的异黄酮含量大致相等20大豆蛋白分离物中异黄酮含量可忽略不计比富含异黄酮的大豆在减少大鼠乳腺肿瘤方面更有效,21-22表明大豆分离物的预防作用机制不同于大豆分离物

异黄酮这些观察结果对于揭示lunasin的癌症预防特性具有特殊意义d在大豆蛋白中的存在发现Lunasin基因的抗有丝分裂作用在通过生物工程提高大豆蛋白营养质量的项目中,编码大豆白蛋白(GM2S-1)的基因克隆了GM2S-1编码不仅是寻找富含蛋氨酸的蛋白质,还有其他三种蛋白质:信号肽,lunasin和连接肽23 Lunasin是一种43个氨基酸的肽,含有带有9个D-残基的poly-D羧基末端(下划线),-RGD-细胞粘附基序(粗体)和预测的,结构上保守的螺旋区域(带下划线的斜体):将lunasin cDNA转化为大肠杆菌导致细胞分裂停滞,表现为非分离的细丝24细胞分裂转化为完全lunasin不能分裂,而那些用缺失突变体对照转化而没有poly-D分裂的细胞通常随后,组成型在哺乳动物细胞(小鼠肝癌,人乳腺癌细胞和小鼠成纤维细胞)中用绿色荧光蛋白标记的lunasin的表达导致有丝分裂停滞和裂解含有lunasin附着的断裂染色体片段的细胞24 lunasin显然与动粒结合着丝粒,染色体的低乙酰化区域,并防止微管附着到着丝粒e,导致有丝分裂停滞这是第一个表明lunasin,一种高度带负电荷的分子,可以特异性结合染色质的低乙酰化区域中带正电荷的脱乙酰化组蛋白25因此,lunasin基因在哺乳动物细胞中的组成型表达导致细胞死亡,表明它可能用于癌症治疗但是,由于lunasin基因影响正常细胞和癌细胞,因此需要针对癌细胞的特定传递系统Lunasin Peptide的癌症预防性质因为人们吃蛋白质和接下来研究了大豆中的肽,即lunasin肽的癌症预防性质

与lunasin基因的组成型表达的抗有丝分裂作用相反,lunasin肽外源性地阻止由化学致癌物(DMBA和MCA)和病毒引起的哺乳动物细胞的转化

致癌基因(E1A和ras)26,27使用病灶形成试验,lunasin抑制转化浓度范围为10 nM至10 M时相对于阳性对照(单独使用DMBA或MCA)约为62%至90%,以摩尔计,lunasin比BBIC更有效,BBIC是一种已知的大豆癌预防剂26,27 Lunasin还以剂量依赖性方式抑制E1A诱导的NIH3T3细胞转化,有效剂量低至20 nM

有趣的是,即使在转染E1A基因后15天内,lunasin也有效,表明其应用效果均匀转化事件后27如何转化为动物模型相对于施用致癌物质后的lunasin施用仍然有待显示在第一个动物模型中,lunasin局部应用250 g /周抑制SENCAR小鼠皮肤乳头状瘤形成与未经治疗的对照组相比,DMBA和TPA减少70%肿瘤多样性(肿瘤/小鼠)也减少,并且在小鼠tre中乳头状瘤的外观延迟2周相对于未经处理的对照,使用lunasin这与最近的观察结果一致,即lunasin在缺乏和存在DMBA的情况下减缓小鼠皮肤中的表皮细胞增殖,使用^ sup 2 ^ H2O-标记方法测量体内细胞增殖28分子机制有趣的是,lunasin肽外源性添加到哺乳动物细胞内几分钟内化,并在大约18小时内定位在细胞核中27还有证据表明lunasin存在于染色体的低乙酰化区域,如端粒26内化,-RGD-细胞粘附基序在一个细胞系(C3H)中是必需的,但在另一个细胞系(NIH3T3)中是不必要的,这表明-RGD-的作用是细胞系特异性如何lunasin内化到细胞中并最终在细胞核中是仍有待阐明的有趣机制Lunasin抑制哺乳动物细胞核心(H3和H4)组蛋白乙酰化,包括正常(C3H)和癌症(MCF-7)在脱乙酰酶抑制剂丁酸钠存在下(图1)26这得到了体外结合研究的支持,表明lunasin特异性结合脱乙酰核心组蛋白而不是乙酰化组蛋白26.聚-D是结合所必需的,而推定的螺旋区域增强结合但不是必需的这个螺旋区域在结构上是保守的并且与许多染色体结合蛋白具有同源性,26表明它可能将lunasin靶向核心组蛋白 癌症预防剂的一个共同特性是它们能够减缓癌细胞的生长而不是正常细胞的生长29相反,lunasin不影响正常或确定的癌细胞系的生长

有趣的是,BBIC不会影响正常细胞的生长

转染E1A后15天加入Lunasin仍然有效,表明它仅在转化事件的某个窗口内有效

提出了基于E1A-Rb-HDAC模型的工作机制27(图2)机制显示lunasin通过与转化事件暴露的脱乙酰化组蛋白底物结合,通过抑制组蛋白乙酰转移酶催化的组蛋白乙酰化,选择性地杀死正在转化或新转化的细胞

这破坏了组蛋白乙酰化脱乙酰化的动力学,细胞和组分被认为是异常的

细胞死亡在正常和确定的癌细胞系中,该窗口不存在否则脱乙酰化的组蛋白在功能和/或物理上是无法获得的类比是,lunasin是一个“看门狗”代理,当没有转化事件时,它位于核中并且实际上什么都不做

当转化事件发生时,lunasin被触发到行动中与转化事件暴露的脱乙酰核心组蛋白结合,导致选择性杀死被转化或新转化的细胞

该模型很可能随着机制的更好理解而发展

图1 Lunasin抑制核心历史H3和H4的乙酰化在丁酸钠存在下的哺乳动物细胞,组蛋白去乙酰化酶抑制剂C3H是正常的(永生化,非致瘤性)细胞,MCF-7是人乳腺癌细胞从不同处理组合中富集组蛋白的酸提取蛋白被印迹到硝酸纤维素膜上并被探测与抗乙酰化H3和H4组蛋白的抗体染色质和癌症是相关的当肿瘤抑制因子Rb和p53显示出募集组蛋白去乙酰化酶(HDAC)以维持与低乙酰化状态的转录因子相互作用的核心组蛋白以抑制与癌发生有关的基因时,特异性病毒癌蛋白序列破坏了Rb和HDAC1之间的相互作用

从Rb31-33取代组蛋白去乙酰化酶活性这是重要的,因为病毒致癌基因靶向并灭活肿瘤抑制蛋白如Rb和p53的关键成分,这些蛋白在20%至50%的晚期前列腺癌中发生突变34-35总结一下,两个主要的肿瘤抑制蛋白,Rb和p53,利用HDACs作为转录的共抑制因子当病毒致癌基因如E1A和HPV破坏HDACs与Rb和p53之间的相互作用,导致转化细胞增殖时,这种抑制作用就会丧失.Rb和p53的突变有与许多人类癌症有关35-36可以想象,lunasin被引入组织时通过抑制组蛋白乙酰化可以作为替代肿瘤抑制因子这种表观遗传机制的基本性质表明,lunasin可以有效对抗染色质修饰参与致癌作用的各种癌症

显然,证明口服给药形式的lunasin对抗不同的癌症是大豆和其他种子中的优先Lunasin我们提出了lunasin在种子发育中的一个有趣的作用被子植物种子发育的三个阶段是快速的细胞分裂和分化,然后在子叶的中央薄壁细胞中停止细胞分裂或胚乳和细胞增大伴随着生物合成的碳水化合物,蛋白质,脂质和核酸的存储形式的结晶种子37在最后阶段,种子脱水第二阶段被认为是被子植物种子独特的“内核复制”没有细胞分裂的DNA Endoredu折叠是一个独特的细胞周期,其中G1期和S期在没有细胞分裂的情况下发生,因此DNA合成与细胞分裂不相关,允许DNA积累用于储存38我们提出lunasin是一种效应分子,可以阻止细胞分裂并启动种子发育的第二阶段因此,理论上,所有被子植物种子都应该含有lunasin Lunasin已被发现并以大麦39为特征,并且也在小麦中发现(未发表的数据) 使用蛋白质印迹进行的初步筛选表明,在普通豆中未检测到它

应进行更严格和系统的筛选,其中可能包括不同的提取程序,测试种子的不同阶段,以及设计抗体以识别lunasin同源物Lunasin提取最近在伊利诺伊大学对美国大豆胚芽收集品的筛选表明,lunasin在所有基因型中的含量不同,表明选择和培育具有较高lunasin含量的大豆品种的可能性41 lunasin的存在在所有商业化的大豆蛋白样品中,分析41表明在大多数商业大豆产品中存在lunasin有趣的是,lunasin是一种非常热稳定的肽,即使在煮沸5分钟后也能保持其生物活性(未发表的数据)图2 E1A-Rb-HDAC模型解释lunasin抑制E1A诱导转化的能力影响永生化和已建立的癌细胞系的生长Rb通过与E2F启动子相互作用控制G1 / S转换并募集HDAC以使核心组蛋白保持在去乙酰化(抑制)状态顶部图:在lunasin存在下转化或新转化的细胞,E1A使Rb失活并解离Rb-HDAC复合物,暴露E2F启动子中的脱乙酰化核心组蛋白Lunasin与组蛋白乙酰转移酶(HAT)竞争结合脱乙酰核心组蛋白Lunasin结合并关闭转录,被细胞和细胞感知为异常致凋亡HAT结合并乙酰化核心组蛋白,启动E2F细胞周期转录因子中图:在永生化非肿瘤细胞中,活性Rb-HDAC复合物保持核心组蛋白在E2F启动子中脱乙酰化,不能接近添加lunasin底图:建立了癌细胞系,在没有lunasin的情况下发生了转化,HAT已经乙酰化了核心组蛋白,打开细胞周期转录因子并保持乙酰化核心组蛋白难以接近,无法与添加的lunasin反应Lunasin的口服生物利用度理想的癌症预防剂的特性之一是它可以口服一个关键问题是是否lunasin当口服摄入时,一种肽在胃肠道中存活消化使用3H标记的合成lunasin进行的初步研究显示,约35%的口服剂量被吸收并在灌胃给药后6小时最终在小鼠和大鼠的各种组织中消失(未发表的数据)此外,来自血液和肝脏的lunasin是完整的并且通过体外测定具有生物活性生物利用度研究正在继续未来工作lunasin的表观遗传机制表明它可以有效对抗染色质修饰参与致癌作用的许多不同癌症

应测试在饮食和其他途径中施用lunasin的预防功效针对乳腺癌,前列腺癌,结肠癌,肺癌,口腔癌和宫颈癌的研究应该通过基因组学和蛋白质组学进一步阐明所提出的表观遗传机制

还应该研究lunasin如何进入细胞并在细胞核中定位的有趣机制

进一步的口服生物利用度研究正在进行中致谢所描述的工作得到了美国农业部NRICGP,国防部国会授权医学研究计划,加州大学Biostar计划和FilGen BioSciences公司的部分支持

作者承认各种作者在lunasin出版物中的出色贡献,没有他们的努力这项工作不可能1 Jacobsen BK,Knutsen SF,Fraser GE高豆奶摄入量会降低前列腺癌的发病率吗

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通讯地址:营养科科学和毒理学,231 Morgan Hall,Berkeley,CA 94720-3104;电话:215- 440-9300;传真:215-642-0535;电子邮件:[受电子邮件保护] [编者注:读者可参考以前在营养评论中发表的关于lunasin的文章:de Mejia EG,Bradford T,Hasler C大豆凝集素和lunasin Nutr Rev 2003的抗癌潜力; 61( 7):239-246]国际生命科学研究所和营养基金会版权所有2005年1月

作者:乐敝搦

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