题目：整合网络药理学与转录组学方法揭示雌马酚通过调控HCT116细胞中多细胞周期基因抑制结直肠癌的作用机制

英文名：Integrated network pharmacology and transcriptomic approach reveal the role of Equol in reducing colorectal cancer via regulating multiple cell cycle genes in HCT116 cells

杂志：Macromolecules

影响因子：7.7/Q1

发表时间：2024年10月24日

研究背景：结直肠癌是一种癌症，通常以结肠和直肠上皮组织中的良性肿瘤开始。结直肠癌是世界上第三大最常见的恶性肿瘤，也是第二大最常见的癌症死亡原因。雌马酚是一种异黄酮衍生的代谢物，已知表现出强烈的雌激素和抗氧化活性。尽管雌马酚具有众所周知的抗癌潜力，但其潜在机制仍然未知。

研究思路：通过CCK-8、划痕愈合和集落形成实验，分析了雌马酚对癌细胞增殖、迁移和侵袭的作用。然后，利用RNA-seq分析探究雌马酚抑制癌细胞增殖和诱导细胞周期停滞的调控通路。通过网络药理学筛选核心基因，随后，采用Western blot方法检测关键蛋白的表达，最后，进行分子对接分析，从分子水平揭示雌马酚与靶蛋白的相互作用。研究表明，雌马酚可以通过靶向多种途径抑制结直肠癌，暗示其作为结直肠癌辅助治疗的关键组成部分的潜力。

1、雌马酚抑制细胞增殖、迁移和集落形成

雌马酚以剂量和时间依赖性的方式抑制四种人结直肠癌细胞系（HCT116、HT29、SW480和Caco2细胞）的增殖（图1a）。浓度≥40μg/mL和80μg/mL的雌马酚在孵育24小时后分别抑制HCT116和HT29细胞的迁移（图1b）。与对照组相比，当使用20μg/mL雌马酚时，HCT116和HT29细胞的集落形成能力明显受到抑制，而当使用40μg/mL雌马酚时，仅观察到可忽略不计的集落形成（图1c）。这些结果表明，雌马酚可以抑制结直肠癌细胞的增殖、迁移和集落形成，HCT116细胞因其对雌马酚的高度敏感性而被选择用于进一步的实验。

图1

2、 雌马酚诱导细胞周期停滞并促进细胞凋亡

流式细胞术用于评估雌马酚是否能诱导细胞周期停滞和细胞凋亡。图2a显示了HCT116细胞群的不同阶段。此外，雌马酚干预后G2/M期细胞的比例增加，但未显著增加。细胞凋亡的流式细胞术结果如图 2b所示，细胞凋亡率与雌马酚剂量呈正相关。这些结果表明，雌马酚可以诱导细胞周期停滞并以剂量依赖性方式促进细胞凋亡。

图2

3、雌马酚在HCT116细胞中诱导独特的基因表达模式

对照组（CK）和马肝酚处理组（EQ）的基因如维恩图所示（图3a），在CK和EQ组中分别检测到14,910和14,812个基因，在EQ和CK组之间鉴定了1685个DEGs（图3b）。根据PCA分数图（图3c），样本沿第一主成分（PC1）明确分为两组，占方差的84.87%。因此，很明显雌马酚处理的癌细胞（HCT116细胞）改变了基因表达。差异表达基因的分层聚类和热图分析如图 3d所示。热图中可见的不同模式表明，雌马酚处理会诱导HCT116细胞转录组学的显着变化。这一观察结果有力地支持了我们的假设，即雌马酚对结直肠癌细胞的基因表达模式有重大影响。

图3

4、差异表达基因的GO和KEGG通路富集分析

DEGs的GO术语富集分析显示，与细胞增殖和细胞周期相关的GO术语显著富集，例如细胞器裂变、核分裂、DNA复制、染色体分离、有丝分裂细胞周期的调节和有丝分裂核分裂。对于用雌马酚处理的细胞，与所有DEGs相关的KEGG通路与谷氨酸能突触、HIF-1信号通路、DNA复制和细胞周期有关。

5、枢纽基因筛选和转录因子预测

从GeneCards数据库和转录组学分析，获得了168个目标基因（图4a）。PPI分析了来自168个候选基因的112个基因，其中包括112个节点和310个边缘（图4b）。Cytoscape分析如图 4c所示。共有17个具有maximum团中心性（MCC）的基因被选为候选基因（图 4d）。17个枢纽基因之间的相互作用如图4e所示。TF基因靶标调控网络如图 4g所示，2个TFs在对癌细胞进行雌马酚处理后下调（图 4h）。Western blot实验表明，癌细胞接受80μg/mL的马其酚后，CDK1、CCNA2、CCND1、E2F1和NFYA的表达降低，而CCNB1的表达在接受40μg/mL的雌马酚后表达降低（图 4i）。

图4

总结：本文利用了转录组测序巧妙的结合了网药分析，揭示了雌马酚发挥其抗癌作用的潜在机制之一是通过调节细胞周期相关基因的表达。傲星生物深耕生信分析十余载，有丰富的实验方案、完善的下游验证、机制研究服务，一对一专属服务为您排忧解难，助您轻松应对毕业和晋升！