PKM2在肿瘤发生过程中的功能研究及其作为抗肿瘤药物靶点的探索

Pyruvate kinase M2 is specifically expressed in tomor cells,which has mutiple functions to promote tumor cell growth and proliferation: Inhibition of PKM2 can result accumulation of intermediates for anabolism and NADPH for antioxidation.It also can act as a transcription coactivator of HIF-1 and β-catenin. Dimer of PKM2 can phosphorylate and activate Stat3. We planned to identify the new PKM2-binding protein in nucleus upon EGF activation via TAP purification and mass spectra technology and find new functions of PKM2.In addition, we will explore whether we can inhibit the growth and proliferation of tumor via suppressing PKM2's function and screen potential antitumor drug targetting PKM2.

丙酮酸激酶M2是在肿瘤细胞中特异表达的蛋白，它具有多种功能促进肿瘤细胞的生长和增殖：抑制它的酶活可以积累中间代谢产物用于合成代谢和产生NADPH抗氧化；它可以作为转录共激活子激活HIF-1和β-catenin的转录活性；二聚的丙酮酸激酶M2还具有蛋白激酶的活性，可以磷酸化Stat3从而激活其转录。本项目计划通过TAP纯化和质谱鉴定的方法找到在表皮生长因子刺激下和PKM2在细胞核内结合的蛋白，以期发现PKM2的新功能。另外探索是否可以通过抑制PKM2的功能来抑制肿瘤的生长和增殖，筛选以PKM2为靶点的抗肿瘤候选药物。

丙酮酸激酶M2（PKM2）是在肿瘤细胞中特意表达的蛋白，它具有多种功能促进肿瘤细胞的生长和增殖：抑制它的酶活可以积累代谢产物用于合成代谢和产生NADPH抗氧化；它可以作为转录共激活子激活HIF-1和b-cetenin的转录活性；二聚的PKM2还具有蛋白激酶的活性，可以磷酸化STAT3从而激活其转录。本项目计划通过鉴定PKM2新的相互作用蛋白，以期发现PKM2在肿瘤发生中的新功能。通过本项目，我们发现了两个PKM2相互作用蛋白，并首次报导了这两个调控在肿瘤发生中的功能。. 在本项目的研究中，我们首先发现PKM2可以和乙酰化酶p300结合，并且在其特有的K433位点被p300乙酰化。K433跟PKM2的别构激活因子果糖1，6-二磷酸（FBP）直接结合，该位点的乙酰化可以抑制PKM2和FBP的结合，从而抑制其酶活，同时K433位点的乙酰化还可以促进PKM2进入细胞核执行新功能。K433模拟乙酰化的突变体（K433Q）可以促进肿瘤细胞增殖及肿瘤发生。PKM2 K433乙酰化水平在血清饥饿及细胞接触抑制的条件下降低，而刺激细胞周期，表皮生长因子（EGF）处理及癌基因E7则可以促进K433的乙酰化，值得注意的是在乳腺癌中K433的乙酰化水平也显著升高了，提示PKM2 K433乙酰化在细胞增殖，转化及肿瘤发生过程中发挥重要作用。. 另外，我们还发现PKM2可以跟DNA损伤结合蛋白2（DDB2）结合，DDB2在紫外（UV）照射导致的DNA损伤的切除修复中具有重要作用。UV照射及PKM2 K433乙酰化可以促进PKM2和DDB2的结合，过表达PKM2可以通过促进DDB2的磷酸化抑制DDB2-DDB1的结合。此外，敲低PKM2的表达水平可以增加UV照射后的细胞存活，过表达PKM2则可以降低UV照射后的细胞存活，同时过表达DDB2-DDB1可以拮抗PKM2过表达的作用。这些结果首次揭示了PKM2对DDB2功能的调控，并且提供了一个UV导致肿瘤发生的可能机制。