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.2011年7月6日；475(7354):106-9.
doi:10.1038/nature0189。

癌基因诱导的Nrf2转录促进活性氧解毒和肿瘤发生

吉娜·M·德尼科拉 1, 弗洛里安·卡雷思, 蒂莫西·J·汉普顿, 阿尔西·戈皮纳坦, 丛伟, 克里斯托弗·弗雷斯, 迪普蒂·曼格尔, 肯尼思·H·余, 查尔斯·杨致远, 埃里克·卡尔霍恩, 弗朗西丝卡·斯克里米埃里, 乔丹·M·温特, 拉尔夫·赫鲁班, 克里斯汀·亚科布齐奥·多纳休, 斯科特·科恩, 伊恩·布莱尔, 大卫·A·塔维森
附属公司

癌基因诱导的Nrf2转录促进活性氧解毒和肿瘤发生

吉娜·M·德尼科拉等。 自然. .

摘要

活性氧（ROS）具有诱变性，因此可能致癌。通常，ROS水平由一个对细胞应激源作出反应的诱导性抗氧化程序严格控制，并且主要由转录因子Nrf2（也称为Nfe2l2）及其阻遏蛋白Keap1调节（参考文献2-5）。与Nrf2的急性生理调节相反，在肿瘤中有证据表明Nrf2基础活化增加。事实上，最近发现了破坏Nrf2-Keap1相互作用以稳定Nrf2并增加Nrf2靶基因组成型转录的体细胞突变，这表明增强的ROS解毒和额外的Nrf2功能实际上可能是促肿瘤的。在这里，我们研究了Kras、Braf和Myc内源性致癌等位基因表达后，原代小鼠细胞中的ROS代谢，发现ROS受到这些致癌基因的积极抑制。K-Ras（G12D）、B-Raf（V619E）和Myc（ERT2）均增加了Nrf2的转录，以稳定地提高Nrf2基础抗氧化程序，从而降低细胞内ROS，使细胞内环境更加恶化。癌基因导向的Nrf2表达增加是激活Nrf2抗氧化程序的一种新机制，在表达K-Ras（G12D）和B-Raf（V619E）的小鼠的原代细胞和组织以及人类胰腺癌中都很明显。此外，Nrf2途径的遗传靶向损害了K-Ras（G12D）诱导的体内增殖和肿瘤发生。因此，Nrf2抗氧化剂和细胞解毒程序代表了一种以前未被认可的致癌介质。

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数字

图1
图1。致癌基因的生理表达降低ROS
用逆转录病毒载体转导NIH3T3和MEFs，并在6天后进行评估：对照载体（pBabe）、pBabe-H-RasG12伏（p-Babe-H-Ras）或pBabe-K-RasG12D系列（p-Babe-K-Ras）。或者，LSL-K-RasG12D系列MEF感染了Ad-mock（K-RasLSL公司/+)或Ad-cre（K-RasG12D系列/+)4天后进行评估。野生型MEF感染Ad-mock（WT-Ad-mock）或Ad-cre（WT-Ad-Core）作为对照。a、，（左）表达内源性和异位Ras的MEF中总Ras和GTP-结合Ras的Western blot，Rac用作负荷控制。（右）通过2′，7′-二氯荧光素二乙酸酯（DCF）染色测定致癌Ras表达后的ROS水平。b、，K-Ras异位和内源性表达后8-oxo-dGuo的水平G12D系列.c-f、，异位K-Ras过度表达细胞中GSH/GSSG比值和细胞总谷胱甘肽的测定G12D系列(c、 d日)，或表达内源性K-RasG12D系列(e、 （f）).克，Myc激活后的ROS水平ERT2系统.R26市场汇率/市场汇率用二甲基亚砜或100nM 4-OHT处理MEF，24小时后进行分析。数据代表3个或更多独立实验*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，误差线代表此处和所有数字的±SEM。
图2
图2。致癌基因的生理表达激活Nrf2抗氧化程序
a、，Western blot显示内源性K-Ras表达后Nrf2蛋白增加60%G12D系列.使用Nrf2确认抗体特异性-/-MEF公司。b、，Hmox1和Nqo1启动子的Nrf2 ChIP和q-PCR。控制来自Hmox1和Nqo1启动子的50Kb DNA的非特异性引物扩增区域。c、，Nrf2和Nrf2靶基因的表达Nqo1、Hmox1、Gclm、Gclc和总成1K-Ras上G12D系列Nrf2中的表达+/+和Nrf2-/-MEF公司。Nrf2 mRNA相对不稳定，但在Nrf2中仍能检测到低水平-/-MEF公司。d-e、，GSH/GSSG比率的测定(d日)和总谷胱甘肽(e（电子）)K-Ras上G12D系列Nrf2中的表达-/-MEF公司。f、，siRNA.LSL-K-Ras缺失Nrf2后的活性氧水平G12D系列MEF转染非靶向（NT）或Nrf2 siRNA，感染Ad-mock或Ad-cre，48小时后检测DCF氧化。克，Myc诱导后Nrf2蛋白水平的Western blotERT2系统4-OHT。密度测定显示增加了2.3倍。小时，Myc激活后Nrf2抗氧化程序基因表达分析ERT2系统.R26市场汇率/市场汇率MEF用二甲基亚砜或100nM 4-OHT处理24小时，并检测抗氧化基因表达。数据是3个独立实验的代表。
图3
图3。K-Ras激活Nrf2G12D系列通过Raf-MEK-ERK-Jun途径发生
a、，K-Ras治疗后的ROS水平G12D系列/+配备AZD6244的MEF。LSL-K-Ras公司G12D系列MEF用DMSO或0.1uM AZD6244治疗，感染Ad-mock（K-Ras）LSL公司/+)或Ad-cre（K-RasG12D系列/+)72小时后进行分析。b、，K-Ras治疗后抗氧化基因表达分析LSL公司/+和K-RasG12D系列/+使用AZD6244进行24小时MEF。c、，AP-1家族成员对Nrf2转录的控制。K-Ras公司LSL公司/+和K-RasG12D系列/+用siRNA转染MEF，48小时后检测Nrf2的表达。日期：，LSL-K-Ras中Jun和肌动蛋白水平的Western blotG12D系列和LSL-B-RafV619E型MEF公司。K-Ras公司LSL公司/+和K-RasG12D系列/+MEF用DMSO或0.1uM AZD6244处理24小时。e、，6月siRNA.LSL-K-Ras缺失后的ROS水平G12D系列MEF转染非靶向（NT）或Jun siRNA，感染Ad-mock或Ad-cre，48小时后检测DCF氧化。数据代表了3个独立实验。
图4
图4。胰腺癌中Nrf2抗氧化程序的证据
a、，与形态正常的导管相比，小鼠PanIN和PDA中Nqo1（棕色染色）和8-oxo-dGuo（紫色染色）的免疫组织化学检测（11/11例受检病例中观察到类似的模式）。PanIN（箭头）、PDA（黑色箭头）、正常管道（白色箭头）以及所有图形。比例尺=56μm。b、，Nrf2中Nqo1和8-oxo-dGuo的免疫组织化学检测-/-PanIN与Nrf2的比较+/+PanIN（在所检测的每个基因型的5/5中观察到类似的模式，用白色虚线勾勒出PanIN）。比例尺=56μm。c、，编号2-/-和Nrf2+/+PanIN-1a发病率。以100微米的间隔对整个胰腺进行切片，并计算PanIN-1a的总数。日期：，Nrf2中PanIN-1a细胞的增殖-/-和Nrf2+/+小鼠，通过Ki-67免疫染色测定。
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