SIRT6通过PKM2抑制癌症发生和进展的分子机制的研究

One member of NAD-dependent Sirtuin (SIRT) family deacetylases, SIRT6, has been involved in inhibition of tumor progression by suppressing c-MYC activity and target gene expression. However, the molecular mechanisms underlying SIRT6 inhibition and its direct deacetylation targets in tumorigenesis remain elusive. Based on our previous data which suggested an interaction between SIRT6 and PKM2, we proposed that SIRT6 may be involved in PKM2-mediated tumorigenesis by regulating PKM2 acetylation, cellular localization and nuclear protein kinase activity. The first aim of this study is to confirm the interaction between SIRT6 and PKM2 by proteomics analysis and co-immunoprecipitation. Then we will detect the PKM2 protein acetylation level by co-immunoprecipitation and western blot with or without SIRT6 co-expression. Thirdly, we will use immunofluorescence analysis to test the cellular localization of PKM2 and its mutants. At last we will use colony formation assay and nude mice model to test the inhibition of SIRT6 on PKM2 ability in tumor invasion and metastasis. This study will provide the detailed molecular mechanisms underlying SIRT6 inhibition in cancer progression and a clue for treating tumor disease caused by SIRT6 downregulation or mutation by targeting PKM2.

SIRT6可抑制肿瘤发生和发展,但其直接靶基因仍然不清楚。我们的前期工作表明SIRT6与PKM2有相互作用，我们认为SIRT6可能调控PKM2乙酰化水平来影响PKM2的亚细胞定位和功能，进而影响核内某些基因的转录活性以及肿瘤发生和进展。本项目拟通过质谱、免疫共沉淀等方法研究SIRT6和PKM2的相互作用；用免疫共沉淀和免疫印迹等方法研究SIRT6对PKM2乙酰化水平影响；用免疫荧光研究SIRT6对PKM2亚细胞定位影响；用细胞克隆形成实验和裸鼠动物模型来研究SIRT6对PKM2的成瘤和转移能力的影响，从而确证PKM2是SIRT6的靶基因。本研究将为明确SIRT6抑制癌症发生和进展提供分子水平的证据，为治疗PKM2介导的肿瘤性疾病提供药物新靶标和分子靶点。

PKM2是糖代谢途径的一个成员，它将PEP和ADP催化形成pyruvate和ATP，参与糖分解途径（glycoglysis）。有报道称PKM2可在K433位点发生乙酰化，被乙酰化的PKM2能够影响细胞生长、增殖甚至肿瘤生成。. SIRT6是NAD依赖型的脱乙酰化酶，在多种生理病理事件中都发挥着很重要的作用，比如参与维持染色体稳定性、DNA损伤修复、葡萄糖代谢、哺乳动物寿命以及免疫等方面。SIRT6的调控发生紊乱会导致很多严重疾病比如二型糖尿病等代谢病甚至生成肿瘤。. 我们通过研究发现PKM2可以和SIRT6发生相互作用，PKM2可以被葡萄糖诱导发生乙酰化，乙酰化发生在433氨基酸位置。PKM2的乙酰化可能促进其核转位以及其靶基因的表达，并对细胞的生长起到重要的调控作用。我们发现在过表达SIRT6后，PKM2乙酰化水平下降，STAT3的磷酸化水平下降，c-myc和Cyclin D1（CCND1）的表达明显降低，而SIRT6被敲减后，STAT3的磷酸化水平上升，c-myc和Cyclin D1（CCND1）的转录水平也明显升高。表明SIRT6有可能抑制PKM2的活性以及其靶基因的表达。SIRT6通过抑制PKM2 433位点乙酰化从而抑制细胞的生长以及肿瘤的发生和发展。我们的研究成果为治疗SIRT6以及PKM2调控紊乱引起的肿瘤相关疾病提供了潜在的药物靶标，对临床治疗和药物开发具有重要的意义。. 此外，我们还研究了E3泛素连接酶HRD1对SIRT2和PTEN的调控情况以及去泛素化酶USP27和USP47分别对细胞周期蛋白CyclinE和转录因子SATB1的调控情况和它们对肿瘤发生发展的作用。这些研究可能为治疗这些基因引起的肿瘤相关疾病提供了潜在的药物靶标，对以后的临床治疗和药物开发具有借鉴意义。