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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

肝細胞癌（HCC）是肝臟的原發(fā)性惡性腫瘤，也是全球常見的致命惡性腫瘤。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75%。因此，有必要尋找一種能夠預(yù)測HCC 早期復(fù)發(fā)的生物標志物。了解HCC 進展和轉(zhuǎn)移的分子機制，確定HCC 治療的癌癥特異性靶點，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、細胞周期、DNA 錯配修復(fù)系統(tǒng)、pkm2依賴性葡萄糖代謝和癌癥。據(jù)報道，GTPBP4過表達與乳腺腫瘤存活時間的縮短和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)在機制仍有待研究。

在 20 世紀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，腫瘤細胞也會優(yōu)先依靠糖酵解來快速產(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)象是癌細胞的一個特征，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，其潛在機制仍不清楚。

丙酮酸激酶是糖酵解過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）在哺乳動物中有四種同工酶，包括丙酮酸激酶肝（PKL）、丙酮酸激酶紅細胞（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、前列腺癌和腎細胞癌中高表達，并可作為環(huán)細胞胃癌的預(yù)后標記物。越來越多的證據(jù)表明，PKM2 通過促進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促進Warburg效應(yīng)，還能作為一種蛋白激酶在細胞核中促進下游基因轉(zhuǎn)錄發(fā)揮非糖酵解功能。

綜上，為了探討GTPBP4是否通過PKM2依賴的糖代謝促進肝細胞癌的進展和轉(zhuǎn)移，復(fù)旦大學中山醫(yī)院任寧團隊在《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 患者中的高表達與不良預(yù)后相關(guān)。同時，GTPBP4 的上調(diào)與DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶3a（DNMT3A）誘導(dǎo)的DNA 啟動子低甲基化平行。此外，GTPBP4 還通過蛋白質(zhì)SUMO化修飾誘導(dǎo)PKM2 二聚體構(gòu)象，促進HCC中的有氧糖酵解，從而促進HCC 的進展和轉(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，并可能具有HCC患者的潛在治療效果。

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所用到的主要方法

METHODS

1. 細胞轉(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)的細胞外酸化速率實驗和代謝燃料靈活性實驗

4. 小鼠異種移植實驗

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文章摘要

ABSTRACT

鳥苷三磷酸結(jié)合蛋白4(GTPBP4)是細胞周期進程和MAPK激活的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。然而，在肝細胞癌(HCC)的發(fā)展過程中，其生物學特性如何與細胞代謝交叉仍未得到解釋。該研究發(fā)現(xiàn)，GTPBP4高表達與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過表達或基因敲除研究表明，它能促進HCC的生長和轉(zhuǎn)移。從機制上看，GTPBP4 通過蛋白質(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HCC 的有氧糖酵解。值得注意的是，GTPBP4 通過UBA2促進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 從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核，可能通過激活上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）和STAT3 信號通路進一步促進HCC 的進展。紫草素是一種PKM2特異性抑制劑，可以減弱GTPBP4促進的PKM2依賴性HCC糖酵解重編程、生長和轉(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患者提供了一個有希望的治療靶點。

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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. 啟動子低甲基化上調(diào)GTPBP4表達

3. GTPBP4促進HCC生長和轉(zhuǎn)移

4. GTPBP4促進HCC中的有氧糖酵解

5. GTPBP4通過二聚體PKM 2依賴的Warburg效應(yīng)促進HCC生長

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

7. GTPBP4通過類SUMO化調(diào)節(jié)PKM2向細胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)位

8.PKM2抑制劑抑制HCC進展和轉(zhuǎn)移

相關(guān)知識

GTP結(jié)合蛋白通過丙酮酸激酶調(diào)節(jié)有氧糖酵解，促進肝細胞癌的進展和轉(zhuǎn)移—維科號
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網(wǎng)址: GTP結(jié)合蛋白通過丙酮酸激酶調(diào)節(jié)有氧糖酵解，促進肝細胞癌的進展和轉(zhuǎn)移—維科號 http://m.gysdgmq.cn/newsview1757544.html