Nature子刊 | 神奇！中国农业大学赵婧等人首次发现喝绿茶抗癌的机理

       绿茶中的表没食子儿茶素没食子酸酯 (EGCG) 可诱导癌细胞凋亡，但其潜在的分子机制仍知之甚少。 

       近期，伦斯勒理工学院王春雨团队（中国农业大学为第一单位，赵婧为该文章的第一作者）在Nature Communications 在线发表题为“EGCG binds intrinsically disordered N-terminal domain of p53 and disrupts p53-MDM2 interaction”的研究论文，该研究使用 SPR 和 NMR，报告了 EGCG 与肿瘤抑制因子 p53 之间的直接相互作用（KD = 1.6 ± 1.4 μM），其中无序的 N 末端结构域（NTD）被确定为主要结合位点（KD = 4 ± 2μM）。 

       大规模原子模拟（>100 μs）、SAXS 和 AUC 表明 EGCG-NTD 相互作用是动态的，EGCG 导致出现紧凑束缚构象的亚群。EGCG-p53 相互作用破坏了 p53 与其调节性 E3 连接酶 MDM2 的相互作用，并在体外泛素化测定中抑制了 MDM2 对 p53 的泛素化，可能稳定了 p53 的抗肿瘤活性。 总之，该研究工作提供了对 EGCG 抗癌活性机制的见解，并通过与小分子的动态相互作用将 p53 NTD 确定为癌症药物发现的靶标。

       近年来，以饮食为基础的癌症预防和治疗受到了相当大的关注。绿茶是一种世界范围内流行的饮料，据报道对各种类型的癌症具有抑制作用，例如乳腺癌、肺癌、前列腺癌和结肠癌。绿茶对癌症的大多数化学预防作用归因于多酚化合物，其中表没食子儿茶素-3-没食子酸酯（EGCG）是最重要的。EGCG占绿茶中儿茶素的50-80%。一杯冲泡的绿茶 (240 mL) 中含有 200–300 mg 的 EGCG。通过喝杯绿茶或服用 EGCG 片剂，可以达到 0.1–1 μM EGCG 的血清浓度。EGCG 的抗癌作用已在流行病学、细胞培养和动物研究以及临床试验中得到证实。 

       Nakachi 和 Imai 进行的一项为期 10 年的前瞻性研究报告说，与每天饮用 3 杯以下绿茶的人相比，每天饮用超过 10 杯绿茶的人患癌症的风险降低。最近，Shin 等人在韩国的一项随机临床试验中发现，绿茶提取物可将结直肠腺瘤的复发率降低 44.2%。在体外，EGCG 被证明可促进多种人类癌细胞系的细胞生长停滞并诱导细胞凋亡，包括前列腺癌细胞、表皮样癌细胞、膀胱癌细胞和结肠癌细胞。

EGCG 以相似的亲和力和结合位点结合全长 p53 和 NTD，由 SPR 和 STD NMR 确定（图源自Nature Communications ）

       在小鼠体内，口服绿茶或静脉注射纯化的 EGCG 可抑制血管生成并抑制实体瘤的生长。在分子水平上，EGCG 已被证明与癌症相关蛋白相互作用，例如葡萄糖调节蛋白 78 (GRP78) 和 Ras-GTP 酶激活蛋白 SH3 结构域结合蛋白 1 (G3BP1)，具有大约 μM 的亲和力。

       在 EGCG 诱导的细胞凋亡和细胞生长停滞中，发现 p53 起重要作用。p53，通常被称为“基因组的守护者”，是一种重要的肿瘤抑制因子，在超过 50% 的人类癌症中发生突变。p53 促进细胞周期停滞或细胞凋亡，作为对细胞应激刺激的反应，例如氧化应激、癌基因激活和 DNA 损伤。作为转录因子，p53 受到严格调控，半衰期短。p53 蛋白在健康哺乳动物细胞中通常通过连续泛素化和随后的降解维持在低水平。

      在细胞应激下，p53 的泛素化被抑制，p53 被稳定。然后 p53 在细胞核中积累并开启靶基因的表达，从而触发细胞周期停滞、细胞凋亡和 DNA 修复过程。除了作为转录因子，p53 还可以转移到细胞质或线粒体。p53 直接与抗凋亡蛋白如 Bax 和 Bcl2 相互作用以诱导细胞凋亡，并且还参与 EGCG 的抗衰老作用。

      全长 p53 由 N 末端结构域 (NTD)、DNA 结合结构域 (DBD)、四聚结构域 (TET) 和 C 末端调节结构域 (REG) 组成。NTD进一步分为两个转录激活域（TAD1和TAD2）和一个富含脯氨酸的域（PRD）。NTD 是一种本质上无序的蛋白质 (IDP)，并与许多蛋白质相互作用，充当细胞信号传导的枢纽。NTD 不仅是反式激活所必需的，而且还与 MDM2 结合以介导 p53 的泛素化和降解。

EGCG 通过与 p53 的 N 端结合来破坏 p53-MDM2 的相互作用（图源自Nature Communications ）

       独立于泛素化，MDM2 还通过阻止一般转录因子与 NTD 结合来抑制转录。EGCG 对人类癌细胞的凋亡作用与其干扰 MDM2 介导的 p53 泛素化有关。据报道，EGCG 还可以稳定 p53，增加关键丝氨酸残基的磷酸化。在最近的一项研究中，EGCG 从 2295 种植物化学物质库中被鉴定为 p53-MDM2 相互作用的抑制剂。然而，EGCG 如何破坏 MDM2-p53 相互作用的分子机制尚不清楚。

      在这项工作中，证明了 EGCG 和 p53 之间的直接结合，由 p53 的 NTD 介导。该研究表明 EGCG-p53 相互作用破坏了 p53 与 MDM2 的相互作用并抑制 p53 的泛素化，可能稳定 p53 的抗肿瘤活性，为 EGCG 的抗癌作用提供结构机制。

       参考消息：https://www.nature.com/articles/s41467-021-21258-5