胱氨酸/谷氨酸转运蛋白SLC7A11位于胞膜上,把细胞外的胱氨酸转运到细胞内是其重要的功能之一。胱氨酸进入细胞内很快就被还原为半胱氨酸,半胱氨酸是谷胱甘肽(GSH)合成的限速氨基酸。可见,SLC7A11在调节细胞内GSH水平上起关键的作用,而GSH是机体防御系统的重要组成成分。因此,我们推断SLC7A11可能参与机体的防御功能。　　 格尔德霉素(Geldanamycin,GA)是一种由酵母产生的苯醌类化合物。GA和它的衍生物对多种肿瘤细胞株和肿瘤组织都显示出良好的抗肿瘤活性,被认为是新的抗肿瘤候选药物而广受关注。但是,在动物试验中,GA表现出一定的肝毒性,并且对部分的肿瘤细胞有不同程度的耐药性,从而限制了它们在临床上的应用。因此阐明遗传因素对其化学敏感性和耐药性的影响,对优化化疗,减轻毒副作用具有重要的意义。本课题组研究发现SLC7A11的表达与GA的细胞增殖抑制作用呈明显的负相关,但与GA的衍生物17AAG的细胞增殖抑制作用没有明显的相关性。可见,SLC7A11可能与GA类化合物的化学敏感性和耐药性有关,但是具体作用机制尚缺乏体内外实验证据。　　 花色苷是多酚类植物化学物黄酮类家族最重要的家族成员,有多种生物学活性,其中抗氧化功能尤为突出。据文献报道,花色苷可以通过Nrf2-ARE通路来诱导细胞抗氧化物酶HO-1、NQO1和GST的表达,从而发挥其抗氧化作用。那么对于同样具有ARE序列的SLC7A11基因,花色苷足否也具有诱导作用呢?目前还未见文献报道。　　 氢醌(HQ),又名对苯二酚,是一种用途广泛的有机化工原料,也是苯的重要代谢产物。HQ在肝脏代谢时可产生活性氧(ROS),因此长期接触可以造成肝损害。探讨HQ引起肝氧化损伤的保护因素,对保护接触人群和易感人群有重要的意义。那么具有抗氧化功能的花色苷是否对HQ引起的肝氧化性损伤有保护作用呢?SLC7A11在其中是否起一定的作用?这些问题均有待研究。　　 本研究分成三个部分,第一部分通过生物信息学的方法对GA类化合物进行分析,再通过体外实验验证分析结果,阐明SLC7A11是否在GA类化合物的细胞毒性中起作用,并初步探讨其作用机制是否涉及自由基的生成和凋亡的诱导。第二部分探讨SLC7A11是否在HQ引起的肝细胞氧化损伤起保护作用。第三部分探讨花色苷是否对HQ引起的肝细胞氧化损伤起保护作用,SLC7A11是否在其中起一定的作用。　　 研究方法:　　 1.SLC7A11对GA类化合物的细胞毒性的影响　　 (1)应用聚类分析、主成分分析和Pearson相关分析对化合物结构-功能和化合物-基因相关性进行分析。　　 (2)采用两种细胞株A549和HepG2,分别观察SLC7A11高表达、低表达或活性受特异性抑制时17-O/H类化合物(如GA等)和17-N类化合物(如17-AAG等)引起的细胞增殖抑制、胞内ROS水平和细胞凋亡的变化,比较不同SLC7A11表达水平或不同SLC7A111活性状态对两类GA类化合物的毒性效应的影响。　　 (3)观察抗氧化剂NAC和GSH合成的特异性抑制剂BSO对GA和17-AAG引起的细胞增殖抑制、胞内ROS水平、细胞凋亡的影响。　　 (4)观察上调或下调SLC7A11的表达后,或用NAC或BSO处理后,细胞内GSH含量的变化。　　 2.SLC7A11对氢醌的肝细胞毒性的影响　　 采用一定浓度的HQ对SLC7A11正常表达的HepG2和SLC7A11高表达的HepG2S染毒,比较不同SLC7A11表达水平对HQ引起的细胞增殖、胞内ROS水平、胞内MDA含量及细胞凋亡变化的影响。　　 3.花色苷对HepG2细胞SLC7A11表达的影响及其对HQ的肝细胞氧化损伤作用的影响　　 观察不同浓度花色苷处理HepG2后SLC7A11的蛋白水平的变化。比较不同浓度的花色苷预处理HepG2细胞后对HQ引起细胞增殖、胞ROS水平、胞内MDA的含量以及细胞凋亡变化的影响。　　 研究结果:　　 1.SLC7A11对GA类化合物的细胞毒性的影响　　 (1)生物信息学分析结果:通过聚类分析和主成分分析,可把18种GA类化合物按C-17取代基的不同分为两组:17-O/H类化合物和17-N类化合物。根据基因表达-化合物细胞毒性的相关分析,发现在NCI-60中SLC7A11的表达与绝大多数17-O/H类化合物的细胞毒性呈强的负相关(8/10),而仅与1种17-N类化合物的细胞毒性呈相对弱的负相关。　　 (2)SLC7A11对GA类化合物细胞毒性的影响:下调SL7A11的表达或抑制SLC7A11的转运活性后可增强17-O/H类化合物(如GA等)对A549细胞的增殖抑制作用(P<0.05)、增加ROS生成量(P<0.05)、提高细胞凋亡率(P<0.05)；上调SLC7A11的表达后可降低HepG2细胞对GA的敏感性(P<0.05)、减少ROS的生成量(P<0.05),降低细胞凋亡率(P<0.05)。上述各种变化对17-N类化合物(如17AAG等)引起的细胞毒性效应无明显影响(P>0.05)。　　 (3)NAC和BSO对GA类化合物细胞毒性的影响:NAC可以降低GA对细胞的增殖抑制作用(P<0.05)、减少ROS的生成量(P<0.05)、降低细胞凋亡率(P<0.05),但对17AAG引起的相关效应无明显影响(P>0.05)；BSO对GA的细胞增殖抑制作用的影响明显大于17AAG,并且可以增加GA诱发的ROS生成量(P<0.05)、提高细胞凋亡率(P<0.05),而对17AAG的相关效应无明显影响(P>0.05)。　　 (4)各种处理因素对细胞内GSH水平的影响:下调SLC7A11表达或用BSO处理均可降低细胞内GSH的水平(P<0.05)；上调SLC7A11表达或用NAC处理均可使细胞内GSH的水平升高(P<0.05)。　　 2.SLC7A11对氢醌的肝细胞毒性具有保护作用　　 在一定的浓度范围内,HQ可以抑制HepG2细胞的增殖,增加胞内的ROS水平和MDA含量,诱导HepG2细胞凋亡,并呈明显的剂量.效应关系。但是上调SLC7A11的表达水平可以减轻HQ对细胞增殖的抑制,遏制HQ的氧化损伤作用和抑制HQ诱导的细胞凋亡。　　 3.花色苷减轻HQ的肝细胞氧化损伤作用　　 花色苷可以诱导HepG2细胞SLC7A11的表达,呈剂量.效应关系。花色苷可以减轻HQ引起的细胞增殖抑制作用,抑制HQ诱导的氧化损伤和细胞凋亡,并呈明显的剂量-效应关系。　　 结论:　　 1.建立了一套有效的研究化合物的细胞毒性及其与基因的相互关系的方法:通过数据挖掘技术筛选靶化合物,然后进行结构.活性分析和基因表达-化合物细胞毒性相关分析,之后通过RNAi技术、特异性抑制剂和靶基因导入技术进行基因功能性分析和验证的细胞实验。　　 2.根据C—17位的侧链基团和对NCI-60的GI50,把GA类化合物分为17-O/H类化合物和17-N类化合物两大类。SLC7A11参与了17-O/H类化合物的细胞毒性的调节,而对17-N类化合物的细胞毒性无明显的影响。　　 3.GA比17-AAG更容易生成ROS,更容易诱发ROS介导的细胞凋亡。SLC7A11通过其抗氧化机制对GA的细胞毒性产生影响。　　 4.SLC7A11对HQ引起的HepG2细胞氧化损伤具有保护作用。　　 5.花色苷可以诱导HepG2细胞SLC7A11的表达。　　 6.花色苷对HQ引起的HepG2细胞氧化损伤具有保护作用。