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摘要：苦瓜MAP30蛋白属于Ⅰ型核糖体失活蛋白，具有广谱的抗病毒、抗肿瘤活性，并且具有良好的特异性，对正常细胞无毒副作用。總结了MAP30蛋白结构、抗病毒活性、抗肿瘤活性及相关机制，并对其应用前景进行了分析，为进一步深入研究MAP30蛋白抗病毒、抗肿瘤机制及开发相关药物提供科学依据和理论基础。
关键词：苦瓜;核糖体失活蛋白;MAP30;抗病毒;抗肿瘤;现状;应用前景
苦瓜（Momordica charantia L.）起源于非洲，属于葫芦科（Cucurbitaceae）苦瓜属（Momordica）藤蔓性1年生草本植物，广泛分布于热带、亚热带和温带地区[1-2]。据《本草纲目》记载，苦瓜“苦寒、无毒、除邪热、解劳乏、清心明目、益气壮阳”。苦瓜作为药食同源植物，一方面富含维生素C、维生素E及多种矿物质，营养价值很高;另一方面苦瓜所含的药理活性成分具有抗肿瘤、消炎和增强人体免疫力等多种功效[3-5]。
核糖体失活蛋白（ribosome-inactivating proteins，RIPs）是一类主要存在于植物中具有RNA N-糖苷酶活性[6-7]、RNA水解酶活性[8]、DNA酶活性[9]的毒蛋白，RIPs通过作用于核糖体大亚基28S rRNA，破坏核糖体结构，进而抑制蛋白质的合成，最终引发细胞凋亡[10-11]。RIPs包括3种类型[12-13]：Ⅰ型RIPs为单肽链碱性蛋白，分子量约为30 ku，Ⅱ型RIPs是由具有植物凝集素活性的B链和具有RNA N-糖苷酶活性的A链通过二硫键连接的双链蛋白，分子量约为60 ku，Ⅱ型RIPs由具有RNA N-糖苷酶活性的N端结构域和1个未知功能的C端结构域组成[14]。葫芦科、石竹科（Caryophyllaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）和百合科（Liliaceae）植物中都含有丰富的RIPs[15]，其中苦瓜核糖体失活蛋白具有显著的抗菌[16]、抗病毒[17]和抗肿瘤活性[18]，受到人们的广泛关注。苦瓜中已发现的RIPs主要有α-苦瓜素、β-苦瓜素和MAP30蛋白（momordica anti-HIV protein of 30KD）等，均属于I型RIPs。MAP30蛋白不但具有抗病毒[19]和抗肿瘤[20]等多种生物学活性，而且具有良好的特异性，只对病毒感染的细胞或肿瘤细胞起作用，对正常细胞无毒副作用，这些独特的优势显示了巨大的临床应用价值[21-22]。笔者总结了国内外研究者对苦瓜MAP30蛋白结构、抗病毒活性、抗肿瘤活性及相关机制的研究进展，并对其应用前景进行了分析，以期为进一步阐明MAP30蛋白抗病毒、抗肿瘤机制及开发相关药物提供科学依据和理论基础。
1 MAP30蛋白结构
MAP30基因长861 bp，不含内含子，编码286个氨基酸，包括N端23个氨基酸组成的信号肽及由263个氨基酸组成的成熟MAP30蛋白，属于分泌蛋白[19]。MAP30蛋白分子式为C1 468H2 306N372O423S4，相对分子量30 ku，理论等电点pI为9.08，负电荷残基（天冬氨酸 谷氨酸）为24个，正电荷残基（精氨酸 赖氨酸）为29个，属于稳定蛋白，51～53个位点天冬酰氨-亮氨酸-苏氨酸残基是N连接糖基化位点，MAP30蛋白虽不含半胱氨酸残基，但是含有特定的色氨酸190和蛋氨酸254残基[23]。MAP30 2级结构中包括8个α-螺旋和9个β-折叠，其中N端富含β-折叠，C端富含α-螺旋，C端最后20个氨基酸残基具有高度灵活性，不具常规2级结构，该结构可能在MAP30蛋白高级结构中起过渡作用[24-25]。
2 MAP30蛋白抗病毒活性研究现状及作用机制
MAP30蛋白以病毒感染细胞及病毒本身作为攻击靶点，这就决定了MAP30蛋白抗病毒的广谱性。除抗HIV（human immunodeficiency virus，HIV）外，其对单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）[26]、乙肝病毒（hepatitis B virus，HBV）[27]等均有明显的抑制作用。
Lee-Huang等首次从苦瓜中分离纯化了MAP30蛋白并对其药理活性进行了研究[19]，结果表明，MAP30不但抑制HIV初始感染，而且可抑制病毒颗粒释放和病毒DNA在细胞间传播。以H9细胞株作指示细胞，检测核心抗原P24蛋白的表达和病毒逆转录酶活性，结果发现，随着MAP30浓度的提高，对P24表达的抑制作用增强，当浓度提高至 33.4 nmol/L 时，P24的表达受到完全抑制。MAP30对HIV反转录活性抑制作用的试验结果表明，与对照组相比，当MAP30浓度为0.334、3.34、33.4、334 nmol/L时，HIV的反转录活性减少到52%、25%、13%、6%，在同样的试验条件下并未观察到细胞毒副作用。该项研究表明，MAP30既可抑制感染过程，还可抑制病毒的复制与表达。Lee-Huang等研究发现，重组表达MAP30蛋白同样具有抑制病毒整合酶和致使病毒DNA拓扑失活活性[23]。王临旭等研究了MAP30、无环鸟苷（acyclic guanosine，ACV）对HSV的体外抑制作用，试验结果表明，MAP30和ACV均可减轻HSV致细胞病变效应，并且MAP30的IC50抑制浓度明显低于ACV[28]。另外相关研究表明，MAP30对ACV的耐药株同样具有明的显抑制作用，其抗病毒活性比ACV高100倍甚至1 000倍[26]。王九平等以HBV DNA转染的人肝癌细胞株（HepG2.2.15）为靶细胞，探讨了MAP30体外抗HBV的作用，研究结果表明MAP30能抑制共价环状闭合DNA及HBV复制中间体，并未发现MAP30对细胞有毒副作用[29]。Fan等研究发现，MAP30蛋白能够抑制HBV DNA的复制和乙肝表面抗原（hepatitis bs antigen，HBsAg）分泌，MAP30蛋白对HBV DNA、HBsAg和乙型肝炎E抗原（hepatitis be antigen，HBeAg）的抑制率存在显著的剂量效应，低剂量的MAP30蛋白（8 μg/mL）便可抑制HBsAg和HBeAg的表达[27]。王临旭等证实了MAP30蛋白具有体外抗HBV的作用[30-31]。 目前认为MAP30蛋白抗病毒的作用机制包括以下几点：（1）选择性进入病毒感染细胞，发挥rRNA N-糖苷酶活性，作用于28S rRNA核苷酸殘基位点，即A4324或G4323，从而解开A4324或G4323位置核糖和嘌呤间的糖苷键，非特异性地使宿主细胞核糖体失活，从而干扰合成病毒复制所需要的酶及蛋白质，抑制病毒复制，最终引起细胞死亡，病毒也被杀死[32]。（2）病毒基因的整合和表达须要具有拓扑活性结构的DNA或RNA分子，MAP30蛋白能够发挥DNA（RNA）糖苷酶/脱嘌呤裂解酶的活性，直接作用于病毒DNA、RNA分子，使超螺旋结构变成缺口环状或线状的解螺旋状态，致使拓扑失活，催化双链断裂，进而使病毒丧失复制、转录功能，抑制其整合和表达[24，33]。（3）MAP30蛋白具有抑制整合酶的活性[34]。MAP30对整合酶催化的DNA 3′末端加工、链转移和去整合3个步骤都有明显抑制作用，通过3个方面的活性发挥抑制整合酶的作用。另外，MAP30蛋白可作用于HIV特异的DNA长末端重复序列（LTR），通过封闭LTR的U3和U5区使其成为整合酶的非适合底物，间接导致整合酶失活[33]。其中（2）和（3）是MAP30蛋白抗病毒的主要作用机制[19]。
3 MAP30蛋白抗肿瘤活性研究现状及作用机制
相关研究指出，使用天然产物并结合合理膳食，可以降低肿瘤的发生风险。目前已报道的具有抗癌作用的天然活性物质包括谷物、蔬菜以及部分传统中药材提取物。苦瓜在中国、印度和斯里兰卡等国传统医学中一直被用于治疗多种疾病[35]。由于苦瓜MAP30蛋白抗肿瘤活性强、毒性低，已成为近年来抗癌研究的热点。
Lee-Huang等研究证实，MAP30在体内外都有抗人乳腺肿瘤的效果，乳腺癌细胞抗原HER2的表达受到显著影响，采用MAP30处理肿瘤细胞MDA-MB-231，肿瘤细胞的增殖受到明显的抑制[20]。李春阳等研究发现，MAP30对胃癌细胞SGC7901有明显的抑制增殖作用，采用MAP30处理后的SGC7901细胞呈现典型的凋亡形态并使其DNA含量改变[36]。林育泉等研究发现，MAP30对小鼠S-180肿瘤细胞株较敏感，随着处理浓度增加，肿瘤细胞呈现典型的细胞凋亡形态[37]。Fan等研究证实，MAP30能有效抑制大肠癌LoVo细胞增殖，并存在时间和浓度的依赖性，凋亡蛋白Bax的转录和表达水平呈上调趋势，抗凋亡蛋白Bcl-2的转录和表达水平呈下调趋势[38]。樊剑鸣等研究表明，MAP30蛋白能够诱发胃腺癌细胞MCG803的凋亡[39]，MAP30蛋白对大肠癌LoVo细胞体外生长具有抑制作用[40]。韩晓红等研究发现，MAP30蛋白可以诱导食管癌细胞株EC-1.71凋亡[41]。邓缅等研究证实，MAP30对肺腺癌细胞A549增殖有明显的抑制作用[42]。何义国等的研究结果显示，MAP30蛋白对小鼠黑色素瘤、人宫颈癌细胞和人表皮癌细胞均表现出抑制作用[43]。邱华丽等研究结果表明，MAP30蛋白体外可诱导人乳腺癌MCF-7细胞发生凋亡[44]。
目前认为MAP30蛋白抗肿瘤作用机制包括以下几点：（1）抑制核糖体活性。MAP30作为RIP，具有N-糖苷酶活性，能使核糖体28S rRNA的A4324或G4323脱去1个A，导致核糖体失去活性，抑制肿瘤细胞蛋白合成，从而抑制肿瘤生长，也可作用于超螺旋DNA或RNA分子，使其松弛断裂拓扑失活，影响肿瘤DNA的复制与转录。（2）诱导细胞凋亡。Fan等研究表明，MAP30能够诱导大肠癌LoVo细胞凋亡[38]。Sun等利用基因芯片分析表明，MAP30通过上调与细胞凋亡相关基因的表达，从而诱导肿瘤细胞凋亡[45]。（3）下调与肿瘤细胞增殖相关的基因。Sun等利用基因芯片技术发现，MAP30可有效下调一些在肿瘤细胞增殖和膨大中起作用的基因，从而抑制肿瘤细胞的生长[45]。（4）抑制基质金属蛋白酶活性及表达，从而抑制肿瘤细胞的转移和侵袭。（5）调节白细胞介素-6及肿瘤坏死因子等细胞因子的表达水平。（6）可致黏附分子CD54表达上调，使细胞黏附性发生改变，从而导致肿瘤细胞凋亡[46]。另外，MAP30诱导K562细胞凋亡还涉及到下调Bcl-2基因表达，调控p53基因表达[47-48]。（7）MAP30蛋白对肿瘤细胞的毒性远高于正常细胞，说明MAP30对这2种细胞存在不同的细胞信号途径，因此对MAP30作用于肿瘤细胞的信号途径仍须要进一步研究。
4 MAP30蛋白应用前景分析
病毒感染和恶性肿瘤是严重危害人类健康的2类疾病。传统的抗病毒、抗肿瘤类药物主要是一些逆转录酶或蛋白酶抑制剂，不但生产成本高、价格昂贵，而且作用途径单一，具有不能完全清除体内病毒、广谱性差、容易产生耐药性、缺乏良好的特异性及严重的毒副作用等缺点。
从传统中药和植物资源中寻找新的抗病毒、抗肿瘤药物是今后一个重要的发展方向。从葫芦科（Cucurbitaceae）植物栝楼（trichosanthes kirilowii）的块根中提取的天花粉蛋白（Trichosanthin，TCS）[49]、从丝瓜（Luffa cylindrica）种子中提取的丝瓜蛋白[50]以及从大戟科（Euphorbiaceae）多花白树[Suregade glomerulata （BL.）]种子中提取的GAP31蛋白[51]等，都具有较好的抗病毒、抗肿瘤等活性。相关研究表明，MAP30蛋白具有抗病毒、抗菌、抗肿瘤活性，具有比TCS更高效、安全的抗病毒活性[52]，MAP30蛋白对多种类型病毒感染的细胞、肿瘤细胞非常有效，诱导其凋亡，而对未感染的正常细胞，包括T-细胞、巨噬细胞、单核细胞、精子细胞、皮肤细胞和胚胎细胞等均无毒性[53-54]，亦不产生耐药性，克服了传统抗病毒、抗肿瘤类药物具有的缺点，是一种新型抗肿瘤、抗病毒候选药物，具有良好的研究与应用前景。 MAP30蛋白是一种非常有效的抗病毒、抗肿瘤植物成分，但苦瓜果实和种子中MAP30含量少且分离纯化工艺步骤、效率不高，隨着基因工程和分子生物学研究的发展，利用基因工程方法生产MAP30重组蛋白将成为必然的发展方向，具有一定的优势。以往研究在MAP30蛋白的结构、药理作用和机理方面进行了大量的试验。同时，也尝试在不同生物中表达MAP30蛋白，以期得到具有良好药用价值的生物活性蛋白。国内外学者已经在相应的表达体系中对MAP30基因进行了表达研究，获得的重组MAP30蛋白同样具有抗病毒、抗肿瘤和抗菌活性。Lee-Huang等采用原核生物表达MAP30蛋白，活性分析表明重组MAP30蛋白对细胞瘤、乳腺癌、肝癌、黑色素瘤、骨髓瘤和神经母细胞瘤均具有明显抑制作用[23]。Arazi等研究证实，采用南瓜黄化病毒载体生产的重组MAP30蛋白同样具有抗病毒、抗肿瘤活性[55]。
尽管MAP30基因已成功在原核生物中表达，但与天然的MAP30蛋白相比，其活性存在一定的差距。樊剑鸣等研究证实，采用毕赤酵母表达的重组MAP30蛋白对人胃癌细胞具有明显的抑制作用，且呈剂量依赖性，IC50为30 μg/mL[39]。而李春阳等提取的天然MAP30对胃癌细胞的IC50为 18 μg/mL[36]，进一步说明重组MAP30比天然提取的蛋白活性稍低。而与林育泉等运用大肠杆菌表达的重组MAP30[37]相比，毕赤酵母表达的重组MAP30活性明显偏高。因此在将来的研究中可以通过多渠道开展MAP30蛋白表达试验，探索最佳表达系统，并将其开发成为具有自主知识产权的一类抗病毒、抗肿瘤新药，用于临床治疗和日常保健，具有显著的应用前景，同时也可以为同类药物蛋白的研发提供理论与试验基础。另外，由于MAP30不同酶解片段具有不同的生物活性[56]，因此将具有相应活性的片段构建成具有导向杀伤力的药物将是MAP30在医药领域应用的一个崭新方向。
MAP30蛋白能够以病毒感染的细胞及病毒本身作为攻击靶点，特异抑制受病毒感染的细胞和肿瘤转化细胞，抑制效果在一定范围内具有剂量和时效依赖关系，但MAP30不能进入正常细胞，不能诱导正常二倍体细胞凋亡，可能由于肿瘤细胞和病毒感染细胞对MAP30的通透性加大，这也许与细胞膜性质变化有关，另外MAP30蛋白识别肿瘤细胞和病毒感染细胞的具体机制尚待研究。MAP30对正常细胞毒性很小，这表明MAP30在病毒感染细胞、肿瘤转化细胞与正常细胞之间发挥凋亡作用存在着不同的信号转导途径、基因调控方式等。继续深入研究MAP30蛋白结构与功能的关系，明确抗病毒、抗肿瘤作用机理，进而开发新型抗病毒、抗肿瘤药物制剂，必将产生良好的社会效益和经济效益。
5 结语
苦瓜作为一种优质的药食兼用的食品加工资源，无论在医药、保健食品、食品加工业等方面都有非常广泛的应用前景。MAP30蛋白主要针对底物保守区域发挥作用，通过多途径、多层次发挥抗病毒和抗肿瘤功能，不易产生耐药性，并且对耐药性菌株也非常有效，具有高效、安全等特点，显示出巨大的潜在临床应用价值，备受各国科学家的广泛关注，随着研究的进一步深入，MAP30蛋白的应用前景将会更加广阔。伴随经济的发展和人们生活水平的提高，全民健康意识和保健意识逐步加强，苦瓜产业必将获得更大的发展。
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关键词：苦瓜;核糖体失活蛋白;MAP30;抗病毒;抗肿瘤;现状;应用前景
苦瓜（Momordica charantia L.）起源于非洲，属于葫芦科（Cucurbitaceae）苦瓜属（Momordica）藤蔓性1年生草本植物，广泛分布于热带、亚热带和温带地区[1-2]。据《本草纲目》记载，苦瓜“苦寒、无毒、除邪热、解劳乏、清心明目、益气壮阳”。苦瓜作为药食同源植物，一方面富含维生素C、维生素E及多种矿物质，营养价值很高;另一方面苦瓜所含的药理活性成分具有抗肿瘤、消炎和增强人体免疫力等多种功效[3-5]。
核糖体失活蛋白（ribosome-inactivating proteins，RIPs）是一类主要存在于植物中具有RNA N-糖苷酶活性[6-7]、RNA水解酶活性[8]、DNA酶活性[9]的毒蛋白，RIPs通过作用于核糖体大亚基28S rRNA，破坏核糖体结构，进而抑制蛋白质的合成，最终引发细胞凋亡[10-11]。RIPs包括3种类型[12-13]：Ⅰ型RIPs为单肽链碱性蛋白，分子量约为30 ku，Ⅱ型RIPs是由具有植物凝集素活性的B链和具有RNA N-糖苷酶活性的A链通过二硫键连接的双链蛋白，分子量约为60 ku，Ⅱ型RIPs由具有RNA N-糖苷酶活性的N端结构域和1个未知功能的C端结构域组成[14]。葫芦科、石竹科（Caryophyllaceae）、大戟科（Euphorbiaceae）和百合科（Liliaceae）植物中都含有丰富的RIPs[15]，其中苦瓜核糖体失活蛋白具有显著的抗菌[16]、抗病毒[17]和抗肿瘤活性[18]，受到人们的广泛关注。苦瓜中已发现的RIPs主要有α-苦瓜素、β-苦瓜素和MAP30蛋白（momordica anti-HIV protein of 30KD）等，均属于I型RIPs。MAP30蛋白不但具有抗病毒[19]和抗肿瘤[20]等多种生物学活性，而且具有良好的特异性，只对病毒感染的细胞或肿瘤细胞起作用，对正常细胞无毒副作用，这些独特的优势显示了巨大的临床应用价值[21-22]。笔者总结了国内外研究者对苦瓜MAP30蛋白结构、抗病毒活性、抗肿瘤活性及相关机制的研究进展，并对其应用前景进行了分析，以期为进一步阐明MAP30蛋白抗病毒、抗肿瘤机制及开发相关药物提供科学依据和理论基础。
1 MAP30蛋白结构
MAP30基因长861 bp，不含内含子，编码286个氨基酸，包括N端23个氨基酸组成的信号肽及由263个氨基酸组成的成熟MAP30蛋白，属于分泌蛋白[19]。MAP30蛋白分子式为C1 468H2 306N372O423S4，相对分子量30 ku，理论等电点pI为9.08，负电荷残基（天冬氨酸 谷氨酸）为24个，正电荷残基（精氨酸 赖氨酸）为29个，属于稳定蛋白，51～53个位点天冬酰氨-亮氨酸-苏氨酸残基是N连接糖基化位点，MAP30蛋白虽不含半胱氨酸残基，但是含有特定的色氨酸190和蛋氨酸254残基[23]。MAP30 2级结构中包括8个α-螺旋和9个β-折叠，其中N端富含β-折叠，C端富含α-螺旋，C端最后20个氨基酸残基具有高度灵活性，不具常规2级结构，该结构可能在MAP30蛋白高级结构中起过渡作用[24-25]。
2 MAP30蛋白抗病毒活性研究现状及作用机制
MAP30蛋白以病毒感染细胞及病毒本身作为攻击靶点，这就决定了MAP30蛋白抗病毒的广谱性。除抗HIV（human immunodeficiency virus，HIV）外，其对单纯疱疹病毒（herpes simplex virus，HSV）[26]、乙肝病毒（hepatitis B virus，HBV）[27]等均有明显的抑制作用。
Lee-Huang等首次从苦瓜中分离纯化了MAP30蛋白并对其药理活性进行了研究[19]，结果表明，MAP30不但抑制HIV初始感染，而且可抑制病毒颗粒释放和病毒DNA在细胞间传播。以H9细胞株作指示细胞，检测核心抗原P24蛋白的表达和病毒逆转录酶活性，结果发现，随着MAP30浓度的提高，对P24表达的抑制作用增强，当浓度提高至 33.4 nmol/L 时，P24的表达受到完全抑制。MAP30对HIV反转录活性抑制作用的试验结果表明，与对照组相比，当MAP30浓度为0.334、3.34、33.4、334 nmol/L时，HIV的反转录活性减少到52%、25%、13%、6%，在同样的试验条件下并未观察到细胞毒副作用。该项研究表明，MAP30既可抑制感染过程，还可抑制病毒的复制与表达。Lee-Huang等研究发现，重组表达MAP30蛋白同样具有抑制病毒整合酶和致使病毒DNA拓扑失活活性[23]。王临旭等研究了MAP30、无环鸟苷（acyclic guanosine，ACV）对HSV的体外抑制作用，试验结果表明，MAP30和ACV均可减轻HSV致细胞病变效应，并且MAP30的IC50抑制浓度明显低于ACV[28]。另外相关研究表明，MAP30对ACV的耐药株同样具有明的显抑制作用，其抗病毒活性比ACV高100倍甚至1 000倍[26]。王九平等以HBV DNA转染的人肝癌细胞株（HepG2.2.15）为靶细胞，探讨了MAP30体外抗HBV的作用，研究结果表明MAP30能抑制共价环状闭合DNA及HBV复制中间体，并未发现MAP30对细胞有毒副作用[29]。Fan等研究发现，MAP30蛋白能够抑制HBV DNA的复制和乙肝表面抗原（hepatitis bs antigen，HBsAg）分泌，MAP30蛋白对HBV DNA、HBsAg和乙型肝炎E抗原（hepatitis be antigen，HBeAg）的抑制率存在显著的剂量效应，低剂量的MAP30蛋白（8 μg/mL）便可抑制HBsAg和HBeAg的表达[27]。王临旭等证实了MAP30蛋白具有体外抗HBV的作用[30-31]。 目前认为MAP30蛋白抗病毒的作用机制包括以下几点：（1）选择性进入病毒感染细胞，发挥rRNA N-糖苷酶活性，作用于28S rRNA核苷酸殘基位点，即A4324或G4323，从而解开A4324或G4323位置核糖和嘌呤间的糖苷键，非特异性地使宿主细胞核糖体失活，从而干扰合成病毒复制所需要的酶及蛋白质，抑制病毒复制，最终引起细胞死亡，病毒也被杀死[32]。（2）病毒基因的整合和表达须要具有拓扑活性结构的DNA或RNA分子，MAP30蛋白能够发挥DNA（RNA）糖苷酶/脱嘌呤裂解酶的活性，直接作用于病毒DNA、RNA分子，使超螺旋结构变成缺口环状或线状的解螺旋状态，致使拓扑失活，催化双链断裂，进而使病毒丧失复制、转录功能，抑制其整合和表达[24，33]。（3）MAP30蛋白具有抑制整合酶的活性[34]。MAP30对整合酶催化的DNA 3′末端加工、链转移和去整合3个步骤都有明显抑制作用，通过3个方面的活性发挥抑制整合酶的作用。另外，MAP30蛋白可作用于HIV特异的DNA长末端重复序列（LTR），通过封闭LTR的U3和U5区使其成为整合酶的非适合底物，间接导致整合酶失活[33]。其中（2）和（3）是MAP30蛋白抗病毒的主要作用机制[19]。
3 MAP30蛋白抗肿瘤活性研究现状及作用机制
相关研究指出，使用天然产物并结合合理膳食，可以降低肿瘤的发生风险。目前已报道的具有抗癌作用的天然活性物质包括谷物、蔬菜以及部分传统中药材提取物。苦瓜在中国、印度和斯里兰卡等国传统医学中一直被用于治疗多种疾病[35]。由于苦瓜MAP30蛋白抗肿瘤活性强、毒性低，已成为近年来抗癌研究的热点。
Lee-Huang等研究证实，MAP30在体内外都有抗人乳腺肿瘤的效果，乳腺癌细胞抗原HER2的表达受到显著影响，采用MAP30处理肿瘤细胞MDA-MB-231，肿瘤细胞的增殖受到明显的抑制[20]。李春阳等研究发现，MAP30对胃癌细胞SGC7901有明显的抑制增殖作用，采用MAP30处理后的SGC7901细胞呈现典型的凋亡形态并使其DNA含量改变[36]。林育泉等研究发现，MAP30对小鼠S-180肿瘤细胞株较敏感，随着处理浓度增加，肿瘤细胞呈现典型的细胞凋亡形态[37]。Fan等研究证实，MAP30能有效抑制大肠癌LoVo细胞增殖，并存在时间和浓度的依赖性，凋亡蛋白Bax的转录和表达水平呈上调趋势，抗凋亡蛋白Bcl-2的转录和表达水平呈下调趋势[38]。樊剑鸣等研究表明，MAP30蛋白能够诱发胃腺癌细胞MCG803的凋亡[39]，MAP30蛋白对大肠癌LoVo细胞体外生长具有抑制作用[40]。韩晓红等研究发现，MAP30蛋白可以诱导食管癌细胞株EC-1.71凋亡[41]。邓缅等研究证实，MAP30对肺腺癌细胞A549增殖有明显的抑制作用[42]。何义国等的研究结果显示，MAP30蛋白对小鼠黑色素瘤、人宫颈癌细胞和人表皮癌细胞均表现出抑制作用[43]。邱华丽等研究结果表明，MAP30蛋白体外可诱导人乳腺癌MCF-7细胞发生凋亡[44]。
目前认为MAP30蛋白抗肿瘤作用机制包括以下几点：（1）抑制核糖体活性。MAP30作为RIP，具有N-糖苷酶活性，能使核糖体28S rRNA的A4324或G4323脱去1个A，导致核糖体失去活性，抑制肿瘤细胞蛋白合成，从而抑制肿瘤生长，也可作用于超螺旋DNA或RNA分子，使其松弛断裂拓扑失活，影响肿瘤DNA的复制与转录。（2）诱导细胞凋亡。Fan等研究表明，MAP30能够诱导大肠癌LoVo细胞凋亡[38]。Sun等利用基因芯片分析表明，MAP30通过上调与细胞凋亡相关基因的表达，从而诱导肿瘤细胞凋亡[45]。（3）下调与肿瘤细胞增殖相关的基因。Sun等利用基因芯片技术发现，MAP30可有效下调一些在肿瘤细胞增殖和膨大中起作用的基因，从而抑制肿瘤细胞的生长[45]。（4）抑制基质金属蛋白酶活性及表达，从而抑制肿瘤细胞的转移和侵袭。（5）调节白细胞介素-6及肿瘤坏死因子等细胞因子的表达水平。（6）可致黏附分子CD54表达上调，使细胞黏附性发生改变，从而导致肿瘤细胞凋亡[46]。另外，MAP30诱导K562细胞凋亡还涉及到下调Bcl-2基因表达，调控p53基因表达[47-48]。（7）MAP30蛋白对肿瘤细胞的毒性远高于正常细胞，说明MAP30对这2种细胞存在不同的细胞信号途径，因此对MAP30作用于肿瘤细胞的信号途径仍须要进一步研究。
4 MAP30蛋白应用前景分析
病毒感染和恶性肿瘤是严重危害人类健康的2类疾病。传统的抗病毒、抗肿瘤类药物主要是一些逆转录酶或蛋白酶抑制剂，不但生产成本高、价格昂贵，而且作用途径单一，具有不能完全清除体内病毒、广谱性差、容易产生耐药性、缺乏良好的特异性及严重的毒副作用等缺点。
从传统中药和植物资源中寻找新的抗病毒、抗肿瘤药物是今后一个重要的发展方向。从葫芦科（Cucurbitaceae）植物栝楼（trichosanthes kirilowii）的块根中提取的天花粉蛋白（Trichosanthin，TCS）[49]、从丝瓜（Luffa cylindrica）种子中提取的丝瓜蛋白[50]以及从大戟科（Euphorbiaceae）多花白树[Suregade glomerulata （BL.）]种子中提取的GAP31蛋白[51]等，都具有较好的抗病毒、抗肿瘤等活性。相关研究表明，MAP30蛋白具有抗病毒、抗菌、抗肿瘤活性，具有比TCS更高效、安全的抗病毒活性[52]，MAP30蛋白对多种类型病毒感染的细胞、肿瘤细胞非常有效，诱导其凋亡，而对未感染的正常细胞，包括T-细胞、巨噬细胞、单核细胞、精子细胞、皮肤细胞和胚胎细胞等均无毒性[53-54]，亦不产生耐药性，克服了传统抗病毒、抗肿瘤类药物具有的缺点，是一种新型抗肿瘤、抗病毒候选药物，具有良好的研究与应用前景。 MAP30蛋白是一种非常有效的抗病毒、抗肿瘤植物成分，但苦瓜果实和种子中MAP30含量少且分离纯化工艺步骤、效率不高，隨着基因工程和分子生物学研究的发展，利用基因工程方法生产MAP30重组蛋白将成为必然的发展方向，具有一定的优势。以往研究在MAP30蛋白的结构、药理作用和机理方面进行了大量的试验。同时，也尝试在不同生物中表达MAP30蛋白，以期得到具有良好药用价值的生物活性蛋白。国内外学者已经在相应的表达体系中对MAP30基因进行了表达研究，获得的重组MAP30蛋白同样具有抗病毒、抗肿瘤和抗菌活性。Lee-Huang等采用原核生物表达MAP30蛋白，活性分析表明重组MAP30蛋白对细胞瘤、乳腺癌、肝癌、黑色素瘤、骨髓瘤和神经母细胞瘤均具有明显抑制作用[23]。Arazi等研究证实，采用南瓜黄化病毒载体生产的重组MAP30蛋白同样具有抗病毒、抗肿瘤活性[55]。
尽管MAP30基因已成功在原核生物中表达，但与天然的MAP30蛋白相比，其活性存在一定的差距。樊剑鸣等研究证实，采用毕赤酵母表达的重组MAP30蛋白对人胃癌细胞具有明显的抑制作用，且呈剂量依赖性，IC50为30 μg/mL[39]。而李春阳等提取的天然MAP30对胃癌细胞的IC50为 18 μg/mL[36]，进一步说明重组MAP30比天然提取的蛋白活性稍低。而与林育泉等运用大肠杆菌表达的重组MAP30[37]相比，毕赤酵母表达的重组MAP30活性明显偏高。因此在将来的研究中可以通过多渠道开展MAP30蛋白表达试验，探索最佳表达系统，并将其开发成为具有自主知识产权的一类抗病毒、抗肿瘤新药，用于临床治疗和日常保健，具有显著的应用前景，同时也可以为同类药物蛋白的研发提供理论与试验基础。另外，由于MAP30不同酶解片段具有不同的生物活性[56]，因此将具有相应活性的片段构建成具有导向杀伤力的药物将是MAP30在医药领域应用的一个崭新方向。
MAP30蛋白能够以病毒感染的细胞及病毒本身作为攻击靶点，特异抑制受病毒感染的细胞和肿瘤转化细胞，抑制效果在一定范围内具有剂量和时效依赖关系，但MAP30不能进入正常细胞，不能诱导正常二倍体细胞凋亡，可能由于肿瘤细胞和病毒感染细胞对MAP30的通透性加大，这也许与细胞膜性质变化有关，另外MAP30蛋白识别肿瘤细胞和病毒感染细胞的具体机制尚待研究。MAP30对正常细胞毒性很小，这表明MAP30在病毒感染细胞、肿瘤转化细胞与正常细胞之间发挥凋亡作用存在着不同的信号转导途径、基因调控方式等。继续深入研究MAP30蛋白结构与功能的关系，明确抗病毒、抗肿瘤作用机理，进而开发新型抗病毒、抗肿瘤药物制剂，必将产生良好的社会效益和经济效益。
5 结语
苦瓜作为一种优质的药食兼用的食品加工资源，无论在医药、保健食品、食品加工业等方面都有非常广泛的应用前景。MAP30蛋白主要针对底物保守区域发挥作用，通过多途径、多层次发挥抗病毒和抗肿瘤功能，不易产生耐药性，并且对耐药性菌株也非常有效，具有高效、安全等特点，显示出巨大的潜在临床应用价值，备受各国科学家的广泛关注，随着研究的进一步深入，MAP30蛋白的应用前景将会更加广阔。伴随经济的发展和人们生活水平的提高，全民健康意识和保健意识逐步加强，苦瓜产业必将获得更大的发展。
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