鳥胺酸去羧化脢抗細胞凋亡之研究

鳥胺酸去羧化.（ornithine decarboxylase, ODC; EC 4.1.1.17）調控細胞生長（cell growth）、分化（differentiation）、發育（development）、癌化（tumourigenicity）等重要功能，除此之外在眾多間接研究結果其亦呈現調控細胞死亡的能力，可惜鮮少直接證據證實鳥胺酸去羧化.抑制細胞死亡，且經由計劃性之細胞凋亡(apoptosis)進行，因此本計畫研究重點在建立鳥胺酸去羧化.對抗細胞凋亡之機制探究。
鳥胺酸去羧化.決定細胞生與死，若建立良好實驗模式，解開調控生死之密，將有助於人類疾病之診治，尤其如癌症等重疾之改善、新藥之開發等都有重大影響。由於本實驗室已建立良好細胞實驗模式，分別表現不同鳥胺酸去羧化.活性（包含內、外生性）之細胞株及初步發現其對抗細胞死亡是經由抑制細胞凋亡路徑，若吾等能更進一步確認其抑制細胞死亡之機制，將有助於科學界解開為何正常細胞與癌細胞生長與死亡截然不同之差異，因為鳥胺酸去羧化.在癌組織過度表現不只是重要標誌、更是癒後重要指標。
鳥胺酸去羧化.催化鳥胺酸（ornithine）成為CO2及腐胺（putrescine），為製造多胺酸（polyamines）生合成的速率決定步驟之酵素（rate-limiting enzyme）。多胺酸包括腐胺（putrescine），亞精胺（spermidine）和精胺（spermine），以往研究已知多胺酸幫助單股DNA結構之穩定，進而幫助DNA複製，調控細胞生長；若以藥物DFMO抑制細胞內鳥胺酸去羧化.的活性將導致多胺類合成不平衡，而使細胞內活性氧化合物（reactive oxygen species; ROS）增加，進而造成細胞凋亡。鳥胺酸去羧化.廣泛表現在各種癌症組織中，在腫瘤細胞中酵素活性表現之持續性及蛋白質穩定性較正常細胞高，而在正常細胞生長過程中，其迅速被調控蛋白質Antizyme（AZ）帶至26S 蛋白體（proteasome）降解。由先前吾等研究結果，利用細胞轉染的方式將鳥胺酸去羧化.的基因轉染入人類前骨髓白血球癌母細胞（human promyelocytic leukemia HL60 cell），使鳥胺酸去羧化.高度表現，發現能夠普遍性對抗各種藥物、活性氧化合物及細胞激素所引起之細胞凋亡反應，其中包括 curcumin、rotterlin、dibenzoylmethane (DBM)、hydroxy-dibenzoylmethane (HDB)、hydroxymethyl-dibenzoylmethane (HMDB)、H2O2、peroxynitrite (OONO.-)以及TNF-α等。而在鳥胺酸去羧化.抑制上述物質引起細胞凋亡的過程中，同時也觀察到鳥胺酸去羧化.能抑制細胞內活性氧的增加及維持粒線體膜電位（mitochondrial membrane potential; Δψm），進而延遲且減少細胞凋亡的進行。
本研究為三年計劃，第一年主要研究目的在證實鳥胺酸去羧化.的高度表現能否普遍性抑制細胞凋亡？進而深入探討其對抗各種物理性、化學性及生物性所造成的細胞凋亡過程中真實作用機轉。第二年研究將進行鳥胺酸去羧化.之調控蛋白AZ的基因選殖、單點突變、蛋白質表現、純化及抗體製備，進而轉染真核細胞，深入研究鳥胺酸去羧化.與AZ在細胞凋亡的過程中相互調控之機制。最後第三年將探究為何腫瘤細胞中鳥胺酸去羧化.穩定性及活性高於正常細胞？是否AZ影響其磷酸化及穩定性？並找尋其重要磷酸化位置及其上游作用之蛋白激.（kinase）？並尋找出最佳抑制鳥胺酸去羧化.活性的方式，包括蛋白激.抑制劑或專一抑制鳥胺酸去羧化.試劑，以期在抗腫瘤藥物的篩選上提供更新的方向及建議。