01

文章背景簡(jiǎn)介

BACKGROUND INTRODUCTION

肝細(xì)胞癌（HCC）是肝臟的原發(fā)性惡性腫瘤，也是全球常見(jiàn)的致命惡性腫瘤。然而，HCC 患者的2年復(fù)發(fā)率仍接近50%，肝切除術(shù)后5年內(nèi)的復(fù)發(fā)率高達(dá)75%。因此，有必要尋找一種能夠預(yù)測(cè)HCC 早期復(fù)發(fā)的生物標(biāo)志物。了解HCC 進(jìn)展和轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制，確定HCC 治療的癌癥特異性靶點(diǎn)，是提高HCC 治療效果的關(guān)鍵。

GTP結(jié)合蛋白4 (GTPBP4)在真核生物中具有高度保守性，是鳥(niǎo)嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白家族中GTP酶的新成員。GTPBP4位于核中，參與60S核糖體亞基的生物發(fā)生、細(xì)胞周期、DNA 錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)、pkm2依賴性葡萄糖代謝和癌癥。據(jù)報(bào)道，GTPBP4過(guò)表達(dá)與乳腺腫瘤存活時(shí)間的縮短和HCC 患者的不良預(yù)后有關(guān)。然而，GTPBP4 在代謝調(diào)控中的作用以及參與HCC 發(fā)生和轉(zhuǎn)移的內(nèi)在機(jī)制仍有待研究。

在 20 世紀(jì)20 年代，奧托-沃伯格（Otto Warburg）發(fā)現(xiàn)，即使在氧氣充足的情況下，腫瘤細(xì)胞也會(huì)優(yōu)先依靠糖酵解來(lái)快速產(chǎn)生三磷酸腺苷（ATP）和大量其他生物大分子，而不是線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）。這種代謝重編程現(xiàn)象是癌細(xì)胞的一個(gè)特征，被稱為沃伯格（Warburg）效應(yīng)或有氧糖酵解。盡管每摩爾葡萄糖產(chǎn)生ATP的效率很低，但有氧糖酵解提供了各種葡萄糖代謝產(chǎn)物，這些葡萄糖代謝產(chǎn)物是大分子生物合成的基石，并支持細(xì)胞維持生命。有氧糖酵解除了能提供葡萄糖代謝產(chǎn)物和能量外，還能促進(jìn)局部腫瘤的局部侵襲和轉(zhuǎn)移，抑制抗腫瘤免疫。目前，HCC 中也能觀察到了有氧糖酵解效應(yīng)。然而，其潛在機(jī)制仍不清楚。

丙酮酸激酶是糖酵解過(guò)程中將磷酸烯醇丙酮酸（PEP）轉(zhuǎn)化為丙酮酸的限速酶。丙酮酸激酶（PK）在哺乳動(dòng)物中有四種同工酶，包括丙酮酸激酶肝（PKL）、丙酮酸激酶紅細(xì)胞（PKR）、丙酮酸激酶M1（PKM1）和丙酮酸激酶M2（PKM2）。PKM2 是大多數(shù)成人人體組織中的主要丙酮酸激酶。大量研究表明，PKM2 在肺癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、前列腺癌和腎細(xì)胞癌中高表達(dá)，并可作為環(huán)細(xì)胞胃癌的預(yù)后標(biāo)記物。越來(lái)越多的證據(jù)表明，PKM2 通過(guò)促進(jìn)Warburg效應(yīng)在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。PKM2 以三種形式存在：非活性單體、活性較低的二聚體和活性四聚體。四聚體 PKM2 參與氧化磷酸化，以快速產(chǎn)生ATP。二聚體PKM2 不僅能將葡萄糖產(chǎn)生的代謝物轉(zhuǎn)用于大分子生物合成來(lái)促進(jìn)Warburg效應(yīng)，還能作為一種蛋白激酶在細(xì)胞核中促進(jìn)下游基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮非糖酵解功能。

綜上，為了探討GTPBP4是否通過(guò)PKM2依賴的糖代謝促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移，復(fù)旦大學(xué)中山醫(yī)院任寧團(tuán)隊(duì)在《Redox Biology》雜志（IF=10.7，Q1）發(fā)表了題為“GTPBP4 promotes hepatocellular carcinoma progression and metastasis via the PKM2 dependent glucose metabolism”的文章，該文章發(fā)現(xiàn)GTPBP4 在HCC 患者中的高表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)。同時(shí)，GTPBP4 的上調(diào)與DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶3a（DNMT3A）誘導(dǎo)的DNA 啟動(dòng)子低甲基化平行。此外，GTPBP4 還通過(guò)蛋白質(zhì)SUMO化修飾誘導(dǎo)PKM2 二聚體構(gòu)象，促進(jìn)HCC中的有氧糖酵解，從而促進(jìn)HCC 的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移。紫草素是PKM2抑制劑，能有效抑制腫瘤在原位異種肝癌小鼠模型中生長(zhǎng)，并可能具有HCC患者的潛在治療效果。

02

所用到的主要方法

METHODS

1. 細(xì)胞轉(zhuǎn)染

2. 染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）與qRT-PCR（ChIP-qPCR）聯(lián)用

3. 葡萄糖誘導(dǎo)的細(xì)胞外酸化速率實(shí)驗(yàn)和代謝燃料靈活性實(shí)驗(yàn)

4. 小鼠異種移植實(shí)驗(yàn)

03

文章摘要

ABSTRACT

鳥(niǎo)苷三磷酸結(jié)合蛋白4(GTPBP4)是細(xì)胞周期進(jìn)程和MAPK激活的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。然而，在肝細(xì)胞癌(HCC)的發(fā)展過(guò)程中，其生物學(xué)特性如何與細(xì)胞代謝交叉仍未得到解釋。該研究發(fā)現(xiàn)，GTPBP4高表達(dá)與HCC患者較差的臨床預(yù)后顯著相關(guān)。此外，GTPBP4上調(diào)與DNA啟動(dòng)子低甲基化平行，并受DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT3A調(diào)節(jié)。此外，GTPBP4過(guò)表達(dá)或基因敲除研究表明，它能促進(jìn)HCC的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。從機(jī)制上看，GTPBP4 通過(guò)蛋白質(zhì)SUMO化修飾誘導(dǎo)二聚體丙酮酸激酶M2（PKM2）的形成，從而促進(jìn)HCC 的有氧糖酵解。值得注意的是，GTPBP4 通過(guò)UBA2促進(jìn)SUMO1蛋白的激活，并作為橋梁將激活的SUMO1 蛋白與PKM2 蛋白連接，誘導(dǎo)PKM2 的SUMO 化修飾。此外，SUMO 修飾的PKM2 從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，可能通過(guò)激活上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和STAT3 信號(hào)通路進(jìn)一步促進(jìn)HCC 的進(jìn)展。紫草素是一種PKM2特異性抑制劑，可以減弱GTPBP4促進(jìn)的PKM2依賴性HCC糖酵解重編程、生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移，為HCC患者提供了一種有前景的治療候選藥物。我們的研究結(jié)果表明，GTPBP4-PKM2調(diào)節(jié)軸在促進(jìn)HCC增殖和有氧糖酵解轉(zhuǎn)移中起著至關(guān)重要的作用，為HCC患者提供了一個(gè)有希望的治療靶點(diǎn)。

04

文章主要內(nèi)容

CONTENT

1. GTPBP4在人HCC中上調(diào)并與不良預(yù)后相關(guān)

2. 啟動(dòng)子低甲基化上調(diào)GTPBP4表達(dá)

3. GTPBP4促進(jìn)HCC生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移

4. GTPBP4促進(jìn)HCC中的有氧糖酵解

5. GTPBP4通過(guò)二聚體PKM 2依賴的Warburg效應(yīng)促進(jìn)HCC生長(zhǎng)

6. GTPBP 4通過(guò)UBA 2-SUMO 1軸誘導(dǎo)PKM 2蛋白類SUMO 化和二聚體形成

7. GTPBP4通過(guò)類SUMO化調(diào)節(jié)PKM2向細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)位

8.PKM2抑制劑抑制HCC進(jìn)展和轉(zhuǎn)移

相關(guān)知識(shí)

GTP結(jié)合蛋白通過(guò)丙酮酸激酶調(diào)節(jié)有氧糖酵解，促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移—維科號(hào)
治療肝細(xì)胞癌的新途徑：抗糖酵解
線粒體丙酮酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體（MPC）研究進(jìn)展
果糖促進(jìn)腸癌進(jìn)展的機(jī)制
【學(xué)術(shù)前沿】糖尿病治療新途徑：丙酮酸激酶可同時(shí)改善胰島素分泌和胰島素抵抗
丙酮酸的應(yīng)用及合成研究進(jìn)展
丙酮酸的應(yīng)用及合成研究進(jìn)展.doc
丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)
【論腫道麻】丙酸鹽代謝失調(diào)促進(jìn)腫瘤進(jìn)展和侵襲性
丙酮酸的應(yīng)用及成研究進(jìn)展.doc

網(wǎng)址: GTP結(jié)合蛋白通過(guò)丙酮酸激酶調(diào)節(jié)有氧糖酵解，促進(jìn)肝細(xì)胞癌的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移—維科號(hào) http://www.u1s5d6.cn/newsview1757544.html