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评论

5-甲氧基色氨酸(5-MTP)被认为是一种新的色氨酸代谢物，可以抑制环氧化酶-2 (COX-2)表达、癌细胞迁移和上皮间充质转化[1,2]。5-MTP在人成纤维细胞中通过两个酶促步骤合成:色氨酸羟化酶-1 (TPH-1)催化l -色氨酸转化为5-羟色氨酸(5-HTP)和羟吲哚o -甲基转移酶(HIOMT)，催化甲基从甲基供体转移到5-HTP形成5-MTP。我们报道了A549癌细胞由于HIOMT表达缺陷而产生极低水平的5-MTP。通过稳定转染HIOMT亚型(HIOMT 298)在A549细胞中过表达HIOMT，在异种移植小鼠肿瘤模型[3]中恢复了5-MTP的产生，同时减少了癌细胞的迁移，减缓了肿瘤生长，减少了肺转移性结节。这篇评论将讨论催化5-MTP与褪黑素生物合成的HIOMT异构体。

半个多世纪前，HIOMT (EC 2.1.1.4)在松果腺中被鉴定为一种酶，它催化甲基从s -腺苷甲硫氨酸(SAM)转移到n -乙酰-5-羟色胺(n -乙酰-5-羟色胺)，形成褪黑素(n -乙酰-5-甲氧基色胺)[4]。HIOMT催化n -乙酰血清素的甲基化，通常被称为n -乙酰血清素甲基转移酶(ASMT)。HIOMT随后从松果体组织[5]中纯化，并从牛和人等几种物种的松果体组织中克隆其cDNA[6-8]。在人的松果体和视网膜组织中检测到HIOMT转录物的三种亚型，而在其他物种的松果体组织中仅检测到一种HIOMT转录物。对人类基因组序列的分析显示，人类HIOMT由单个基因编码，其异构体来源于选择性剪接:全长mRNA编码373 aa蛋白(异构体373)，而剪接mRNA编码345aa蛋白(异构体345)和298 aa蛋白(异构体)[8,9]。人全长mRNA中含有与LINE-1序列相同的外显子6。外显子6在短异构体中被删除。物种间序列比较表明，人类HIOMT 345与其他物种的HIOMT序列最一致，而人类373亚型在其他物种[9]中未检测到。结构功能分析表明，HIOMT 345具有催化褪黑素合成的活性，而isoform 373和isoform 298均无活性。相比之下，实验结果表明，HIOMT 345在5-MTP合成中是不活跃的，而截断的HIOMT 298(6和7外显子都被删除)是活跃的。 Only HIOMT 298 mRNAs are detected in fibroblasts [3] as well as human endothelial cells and bone marrow-derived mesenchymal stromal cells (MSCs). A549 cancer cells express a low level of HIOMT 298. Cloning and sequencing reveal that the sequence of HIOMT 298 cloned from human fibroblasts and A549 cells matches 100% with that of ASMT 298 detected in human pineal cells [3].

用HIOMT 298、HIOMT 345和HIOMT 373稳定转染A549细胞，考察了HIOMT 298的催化活性。采用液相色谱-串联质谱(LC-MS-MS)对释放到介质中的5-MTP进行分析。过表达HIOMT 298导致5-MTP水平大幅增加，而过表达HIOMT 345没有增加5-MTP水平，这表明HIOMT 298而非异构体345具有催化活性。尽管HIOMT 373不表达，但过表达HIOMT 373与过表达HIOMT 298在一定程度上增加了5-MTP，这表明HIOMT 373在5-MTP的合成中也具有催化活性。transwell法分析了hiomt298过表达A549细胞与对照组相比迁移迟缓。此外，稳定转染HIOMT 298的A549细胞植入SCID小鼠皮下组织后，与对照组A549细胞相比，肿瘤生长和肺转移显著降低。这些数据为HIOMT 298通过产生5-MTP控制癌症生长和转移提供了证据。

HIOMT 298的催化作用是将甲基从甲基供体转移到5-HTP的OH上。目前尚不清楚是否像褪黑素合成中的HIOMT 345一样，HIOMT 298使用SAM作为5-MTP合成的甲基供体。据报道，外显子7编码的肽片段位于SAM结合位点[10]。由于HIOMT 298中缺失了7号外显子，因此SAM的结合区域太窄，无法结合SAM。这就提出了一个问题，HIOMT 298是否可以使用更小的甲基供体。或者，HIOMT 298的结构可能与HIOMT 345不同，其底物(5-HTP)结合位点和甲基供体结合位点被重排以适应SAM结合。利用x射线晶体学分析HIOMT 298的结构-功能的工作正在进行中。

HIOMT 298mrna水平在包括A549、MCF-7、HepG3和HT-29细胞在内的几种癌细胞系中非常低。癌细胞不能利用添加的5-HTP抑制COX-2的表达[3]。HIOMT 298蛋白在几种类型的人类癌症组织中的表达低于癌[10]邻近的正常组织。HIOMT在人类癌症组织中的表达呈现异质性。部分结肠癌和胰腺癌组织(10-20%)表达水平正常，而大多数癌组织表达水平降低。重要的是，HIOMT表达水平与肿瘤[10]的病理分级相关。结果表明，HIOMT可能是一种新的癌症生物标志物。鉴于5-MTP在小鼠模型中可以有效地预防A549癌症的生长和转移，癌症HIOMT 298水平可能是5-MTP化学预防的治疗性生物标志物。需要进一步的人体研究来评估这种预防癌症的新方法。

致谢

本研究由台湾科技部优秀团队研究计划资助((102-106)-2321-B-039-001;107 - 2321 - b - 400 - 011;108-2321-B-400-008)和国家卫生研究所的内部支持。

参考文献

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