支链氨基酸转移酶1在肿瘤发生与进展中的作用机制

支链氨基酸转移酶1(branched-chain amino acid transaminase 1,BCAT1)催化支链氨基酸(branched-chain amino acids,BCAA)和支链酮酸(branched-chain keto acids,BCKA)之间的转换反应,在维持二者稳态中发挥重要作用。近年来人们发现,BCAT1在多种恶性肿瘤中高表达,且与癌症的分期和预后关系密切,进一步研究证实,BCAT1能促进癌细胞的增殖、侵袭和转移,并揭示BCAT1在癌症发生发展中的部分作用机制:(1)不同肿瘤中BCAT1催化转氨基反应的方向不同,BCAT1既可催化BCAA分解为BCKA,也可催化BCKA合成BCAA,这两个方向都可能促进癌症的发生和发展;(2)BCAT1既能直接影响肿瘤细胞代谢来发挥相关作用,也能通过影响肿瘤微环境而产生促癌效应。总体而言,BCAT1通过催化BCAA的分解与合成反应,影响物质代谢、能量合成、信号通路、肿瘤免疫、表观遗传学和细胞周期等方面,进而促进癌症的发生与进展。本文就国内外BCAT1和BCAA的研究进展,聚焦BCAT1在肿瘤发生发展中的作用机制做一综述,为进一步探讨BCAT1在恶性肿瘤研究中的应用前景提供理论依据。

支链氨基酸转氨酶1在食管鳞癌中的表达及其临床意义

目的探讨食管鳞癌(ESCC)患者癌组织中支链氨基酸转氨酶1(BCAT1)的表达及临床意义。方法采用qRT-PCR和Western blot技术检测食管鳞癌细胞系中BCAT1基因的表达水平,筛选出合适的食管癌细胞,作为后续研究。敲低和过表达BCAT1,采用Western blot检测ESCC细胞中BCAT1的蛋白表达水平。CCK-8活力测定、克隆形成实验、划痕实验、Transwell检测ESCC细胞增殖、迁移和侵袭等细胞表型的变化。结果qRT-PCR和Western blot结果显示,与正常细胞相比,BCAT1在ESCC中的相对表达量降低,尤其是KYSE150和Eca109细胞更为明显,因此选择这两株细胞进行研究。CCK-8细胞增殖实验结果显示,细胞在转染BCAT1 siRNA 48 h后,其增殖率明显高于对照组;而过表达BCAT1之后,效果则相反。克隆形成实验结果表明,BCAT1的敲低显著促进ESCC细胞的克隆形成,而BCAT1的过表达显著抑制ESCC细胞的克隆形成。细胞划痕实验和Transwell实验结果表明,与Control siRNA组相比,BCAT1 siRNA组ESCC细胞的迁移和侵袭明显升高;而过表达组中ESCC细胞的迁移和侵袭明显受到抑制。结论BCAT1在ESCC中低表达,BCAT1低表达显著促进ESCC细胞增殖、迁移和侵袭。

支链氨基酸氨基转移酶1通过核因子E2相关因子2调节缺氧/复氧损伤相关的心肌细胞铁死亡

目的研究支链氨基酸转移酶(branched-chain amino acid aminotransferase 1,BCAT1)调节心肌细胞铁死亡和缺氧/复氧损伤的作用及机制。方法分离Sprague Dawley乳鼠心室肌细胞(neonatal rat ventricular myocytes,NRVMs)并培养。利用腺病毒载体转染NRVMs分别敲低或过表达BCAT1后给予NRVMs缺氧/复氧(hypoxia/reoxygenation,H/R)损伤或给予Erastin诱导其铁死亡。给予核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor-2,NRF2)特异性抑制剂ML385探讨NRF2在BCAT1调节NRVMs铁死亡中的作用。结果敲低BCAT1表达加重H/R诱导的NRVMs死亡和脂质过氧化,而敲低BCAT1加重损伤的现象可被铁死亡抑制剂Ferr-1基本消除。过表达BCAT1可以减轻H/R和Erastin诱导的心肌细胞死亡和脂质过氧化。过表达BCAT1显著上调NRF2蛋白表达和下游抗氧化应激基因Ho-1、Nqo-1和Trx-1 m RNA表达。给予NRF2特异性抑制剂显著地抑制了BCAT1过表达对H/R损伤和铁死亡的保护作用(均P<0.05)。结论BCAT1通过NRF2调节心肌细胞铁死亡,这可能是其影响心肌细胞H/R损伤的关键机制。

华蟾素通过支链氨基酸氨基转移酶1调控直肠癌细胞增殖的机制研究

目的探究华蟾素通过支链氨基酸氨基转移酶1 (branched-chain amino acid transferase-1,BCAT1)调控直肠癌细胞增殖的机制。方法 SW480细胞分为四组:正常对照组、低浓度华蟾素组(22.5μg/L)、中浓度华蟾素组(45μg/L)、高浓度华蟾素组(90μg/L),分别处理12 h、24 h、48 h。QPCR、蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测SW480细胞中BCAT1表达水平。采用siRNA沉默BCAT1后,观察SW480细胞的生长状态和凋亡率。各组细胞处理后,CCK-8检测华蟾素对细胞的增殖影响;Q-PCR检测各组细胞BCAT1 mRNA表达水平;Western blot检测各组细胞BCAT1蛋白表达水平。JC-1检测各组细胞线粒体膜电位。结果 Western blot和Q-PCR结果显示SW480细胞中BCAT1高表达。不同浓度华蟾素作用直肠癌细胞后,低浓度华蟾素处理后就可以抑制SW480细胞的增殖,且在不同时间点,华蟾素能够以浓度依赖的方式显著抑制SW480细胞的活力,差异有统计学意义(P<0.05)。分别采用不同浓度华蟾素处理SW480细胞48 h后,检测各组细胞线粒体膜电位,结果显示,低浓度的华蟾素处理后,SW480细胞的线粒体膜电位降低,且随着华蟾素浓度的增高,线粒体膜电位下降显著,差异有统计学意义(P<0.05)。Q-PCR检测各组细胞BCAT1 mRNA的表达量,Western blot检测其蛋白表达量,结果显示,与正常对照组细胞相比,低浓度的华蟾素处理48 h后,BCAT1mRNA、蛋白的表达量出现明显下降,且随着华蟾素浓度的升高,BCAT1 mRNA。蛋白的表达量下降更为明显,呈浓度依赖,差异有统计学意义(P<0.05)。沉默BCAT1后,细胞较正常的SW480细胞增殖率降低,且差异有统计学意义(P<0.05)。结论华蟾素可以通过抑制BCAT1的活性来抑制直肠癌细胞的增殖。

支链氨基酸转移酶1与恶性肿瘤

支链氨基酸转移酶1(BCAT1)作为催化支链氨基酸代谢的关键酶,参与多种生物合成的通路。研究发现BCAT1在白血病、胶质瘤、鼻咽癌、胃癌、乳腺癌等恶性肿瘤中高表达,与肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移密切相关,在肿瘤的发生发展中扮演重要角色,可作为恶性肿瘤新的治疗靶点。

支链氨基酸氨基转移酶1在乳腺癌中的表达及意义

目的探讨乳腺癌中支链氨基酸氨基转移酶1(branched-chain amino acid transferase-1,BCAT1)的表达水平及其预后价值。方法回顾性分析我科2009年至2010年间行乳腺癌根治术的74例乳腺癌标本,通过免疫组织化学的方法检测肿瘤标本及其癌旁正常乳腺组织(20例)中BCAT1的蛋白表达水平,探讨乳腺癌组织中BCAT1的表达情况与临床病理特征及预后的关系。结果免疫组织化学的结果显示,与癌旁正常组织相比,BCAT1在乳腺癌中的表达明显上调(68.9%vs 35.0%,P<0.05)。BCAT1高表达组中进展期T分期、伴淋巴结转移、TNM分期的比例明显高于BCAT1低表达组,而且肿瘤直径较大(分别χ~2=6.228、6.894、7.415、6.210,均P<0.05)。生存分析结果显示BCAT1高表达组和低表达组的5年总体生存率分别为56.9%和82.6%,Log-rank检验提示BCAT1低表达组的术后总体预后明显优于高表达组(χ~2=5.209,P<0.05)。结论乳腺癌组织中BCAT1的蛋白表达上调。BCAT1高表达与肿瘤直径、淋巴转移和预后不佳呈正相关。BCAT1是乳腺癌的潜在生物学靶点。

支链氨基酸氨基转移酶1在恶性胶质瘤中的表达及意义

目的 探讨不同级别神经胶质瘤中支链氨基酸氨基转移酶1（BCAT1）的表达水平及其与肿瘤增殖的关系.方法 收集首都医科大学附属北京天坛医院神经外科2012至2013年手术切除的54例神经胶质瘤标本,免疫组化检测54例神经胶质瘤中BCAT1和Ki-67的表达水平;实时荧光定量PCR检测BCAT1基因的表达程度.结果 （1）BCAT1表达水平随着病理分级的增高而增多（P＜0.05）;（2）其表达程度与Ki-67表达呈正相关（r=0.825,P＜0.01）;（3）随着胶质瘤恶性程度的增高,BCAT1 mRNA的表达增高,WHO Ⅰ级（0.5587±0.2038）和Ⅱ级（1.3499±0.3964）之间的表达差异具有统计学意义（P＜0.01）,WHOⅡ级和Ⅲ级之间的表达差异具有统计学意义（P＜0.01）,WHOⅢ级（2.0004±0.4025）和Ⅳ级（3.0656±0.4955）之间的表达差异具有统计学意义（P＜0.01）.结论 BCAT1与神经胶质瘤恶性程度呈正相关,恶性程度越高其BCAT1表达水平越高.

BCAT1促进肿瘤发生发展的研究进展

支链氨基酸转移酶1(branched-chain amino acid transaminase 1,BCAT1)是催化支链氨基酸代谢的关键酶.国内外研究已证实BCAT1在多种恶性肿瘤中呈现高表达,并提示与肿瘤细胞增殖、转移及侵袭密切相关.本文拟就BCAT1的理化性质、生物学功能及其与肿瘤发生、发展的相关研究进行简要综述,为进一步研究BCAT1与恶性肿瘤的关系提供线索.

粪便脱落细胞BMP3与BCAT1基因甲基化检测对结肠癌及癌前病变筛查的价值

目的分析粪便脱落细胞骨形态发生蛋白3(BMP3)、支链氨基酸氨基转移酶1(BCAT1)甲基化对结肠癌及癌前病变筛查的价值。方法纳入2020年2—12月海南医学院第一附属医院胃肠肿瘤外科患者94例,其中结肠癌患者43例(结肠癌组)、结肠腺瘤患者19例(结肠腺瘤组)、单纯痔疮患者32例(对照组),收集结肠癌患者的临床分期、肿瘤最大径、肿瘤体积、分化程度、淋巴结转移、浸润程度情况;取其粪便样本采用甲基化特异性PCR(MSP)检测粪便脱落细胞BMP3、BCAT1甲基化情况;分析结肠癌患者粪便脱落细胞BMP3、BCAT1及二者联合基因甲基化与临床病理特征关系;受试者工作特征曲线(ROC)评价BMP3、BCAT1单基因及二者联合基因甲基化对结肠腺瘤和结肠癌的诊断价值。结果粪便脱落细胞BMP3、BCAT1单基因及二者联合基因甲基化阳性率比较,结肠癌组>结肠腺瘤组>对照组(χ^(2)/P=18.462/0.000、24.203/0.000、56.039/0.000)。粪便脱落细胞BMP3与BCAT1联合基因甲基化结肠癌患者肿瘤最大径、肿瘤体积大于非甲基化患者(t/P=11.417/0.000、3.381/0.002),分化程度越低、临床分期越高基因甲基化阳性率越高,且高于非甲基化患者(χ^(2)/P=11.646/0.003、4.882/0.027)。粪便脱落细胞BMP3、BCAT1单基因及二者联合基因甲基化对结肠腺瘤诊断的ROC曲线显示,BMP3基因甲基化(AUC=0.579,95%CI 0.433~0.716)、BCAT1基因甲基化(AUC=0.521,95%CI 0.377~0.663)、二者联合基因甲基化(AUC=0.574,95%CI 0.428~0.711),三者AUC比较,差异无统计学意义(Z=0.052,P=0.959)。以上指标对结肠癌诊断的ROC曲线显示,BMP3基因甲基化(AUC=0.701,95%CI 0.585~0.802)、BCAT1基因甲基化(AUC=0.744,95%CI 0.630~0.838)、二者联合基因甲基化(AUC=0.852,95%CI 0.752~0.924),三者AUC比较,BMP3与BCAT1联合基因甲基化的AUC最高(Z=3.598,P=0.000)。结论粪便脱落细胞BMP3、BCAT1甲基化对结肠癌癌前病变筛选价值不大,但对结肠癌有较高的筛选价值,且与结肠癌分化程度、临床分期等关系密切,有一定应用价值。