肿瘤代谢紊乱的蛋白质组学研究以及肿瘤M2型丙酮酸激酶（PKM2）调控肿瘤代谢的分子机制

肿瘤细胞有着与正常细胞显著不同的代谢过程以支撑其恶性增生。研究表明肿瘤M2型丙酮酸激酶（PKM2）特异高表达于胚胎及多种肿瘤细胞，并在肿瘤恶性代谢的维持中起关键作用，但其复杂的分子调控机制尚有很多空白，是肿瘤代谢相关研究的热点之一。前期，本课题组利用蛋白质组学等手段筛查了大量临床肿瘤标本，发现了66个已经或尚无被报道的代谢相关分子的显著表达或翻译后修饰改变，如：PKM2, ALDOA, ALDOC, PGAM1, LDHA, CMPK1,PGK1, GLUD1等，并针对PKM2等关键分子做了进一步的体内外抗肿瘤研究。本项目拟在前期基础之上，在进一步利用蛋白质组学等技术规模筛选新的肿瘤代谢异常相关差异表达蛋白的同时，深入研究PKM2调控有氧糖酵解的分子机制，探索ALDOA和ALDOC发生调变的机理及与PKM2正向调控通路的相关性，以期为基于靶向调控代谢的肿瘤治疗策略提供新的靶点和理论基础。

肿瘤代谢紊乱的分子机理以及通过靶向肿瘤代谢通路关键蛋白抑制肿瘤是近几年的研究热点，也被很多研究者寄以很大希望。本项目的主要研究内容包括：1）通过蛋白质组学技术筛查肿瘤代谢紊乱的关键蛋白及潜在药物靶点；2）研究肿瘤代谢紊乱相关关键蛋白，如PKM2, PDK, AKT-mTOR等的分子调控机理；3）研究蛋白质组学筛查出来的代谢调控相关差异表达蛋白的生物学功能及在肿瘤细胞代谢调控中的分子机制。 通过本项目的开展，本课题组的主要发现包括：1）通过对临床肿瘤标本蛋白质组学筛查，我们找到大量新的肿瘤代谢调控相关差异表达蛋白，包括CA II, IDHC, SIAS, KCRU, PRPS2, HCDH, ETHE1, NDUS8, FABPL, ATP5H, TPIS, LPPLPDK, EEF2, EIF5A, C10orf99，C6orf162等；2）发现PKM2的核转位与肿瘤恶性程度以及生存期并不存在显著的相关性，PKM2的敲除对肺癌，乳腺癌和结直肠癌没有明显的抑制作用，相反其激活对多种肿瘤细胞的增生具有不同程度的抑制作用；3）通过抑制PKM2的下游分子PDK，可以显著抑制AKT-mTOR通路，促进肿瘤细胞自噬，引发细胞ROS信号，抑制肿瘤细胞增生；4）证实CA II细胞代谢相关蛋白在结直肠癌中显著低表达，其主要分子功能涉及细胞内外的酸碱平衡调节，但其表达状况与PKM2的活性及表达水平没有显著的相关性；5）通过蛋白质组学研究了一些小分子活性化合物的抗肿瘤分子机理，发现白藜芦醇可以通过抑制EEF2, EIF5A等分子调控内皮细胞的蛋白质翻译与代谢；6）对通过蛋白质组学筛查到的差异表达蛋白C6orf162, C10orf99进行了深入的功能研究，初步研究结果表明C6orf162是内质网定位的细胞应激相关蛋白，而C10orf99是一种可分泌表达的多功能抗菌肽，具有广谱的抗菌，抗肿瘤，抗炎和免疫调节功能，值得进一步深入研究。总得来说通过本项目的开展和实施，本课题组发现了多个肿瘤代谢相关差异表达蛋白，研究了PKM2, PDK, CA II等肿瘤代谢相关分子的功能和机理，探索了新基因C10orf99, C6orf162的分子功能，这些研究为靶向肿瘤代谢抗肿瘤研究领域提供了一定的线索，为进一步深入研究这些分子的的生物学功能奠定了基础。