M2型丙酮酸激酶PKM2琥珀酰化修饰调控肝癌细胞能量代谢和增殖的机制研究

基本信息
批准号:81472566
项目类别:面上项目
资助金额:72.00
负责人:余红秀
学科分类:
依托单位:复旦大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吕磊,姚鋆,敖红,徐磊磊,王芳,林灵,李栋,方盼
关键词:
琥珀酰化蛋白质组C09_肝和肝内胆管肿瘤M2型丙酮酸激酶肿瘤代谢
结项摘要

Altered energy metabolism is fundamental to the growth and survival of cancer cells. The pyruvate kinase isoform M2 (PKM2) is normally expressed in embryonic tissues but is specifically reexpressed in many cancers including HCC and thought to play a central role in tumor metabolism. The current understanding of PKM2 regulatory mechanisms underlying PKM2 expression and enzymatic activity is still in its infancy. Recently, PKM2 has attracted a great deal of attention. Our data revealed that a total of 6 sites on PKM2 were Lys succinylated. PKM2 is desuccinylated by SIRT5. Succinylation inhibits pyruvate kinase activity of PKM2, promotes the nuclear accumulation of PKM2 and links HCC cell proliferation. In this study, to appreciate the technical progress of proteomics and molecular cell biology, we will try to characterize the mechanism of succinylation negatively regulates PKM2 activity, the cross-talk of succinylation with acetylation and phosphorylation, the relationship of PKM2 succinylation and cell energy homeostasis,the reason to promote cancer cell proliferation after nuclear accumulation of PKM2 rising. We hope that our studies will unearth the important mechanisms underlying PKM2 expression during tumor cell energy homeostasis and tumor development.

肿瘤细胞有着与正常细胞显著不同的能量代谢过程以支撑其恶性增生。研究表明M2型丙酮酸激酶(PKM2)特异性高表达于多种肿瘤细胞,并在肿瘤代谢中起关键作用。PKM2复杂的分子调控机制尚有很多空白,是肿瘤代谢领域的研究热点之一。我们前期研究发现PKM2蛋白多个赖氨酸位点被琥珀酰化修饰;其琥珀酰化水平受去琥珀酰化酶SIRT5负调控;琥珀酰化抑制PKM2丙酮酸激酶活性并促进其入核,促进肝癌细胞生长。本项目拟在此基础上,以肝癌为模型,利用蛋白质组学和细胞分子生物学等多种技术,进一步阐明PKM2琥珀酰化导致酶活下降的分子机制,琥珀酰化与其他翻译后修饰(如乙酰化、磷酸化等)交互应答的动态变化规律,PKM2入核后促进肿瘤细胞生长的机制。本研究能丰富人们对PKM2在肿瘤细胞能量代谢和生长过程中复杂调控机制的了解,并为以PKM2为分子靶点的抗肿瘤药物研发提供理论基础。

项目摘要

我们在本项目中首次系统地阐述了LPS活化后的巨噬细胞中SIRT5对PKM2的琥珀酰化修饰水平及其酶活性的调节作用,以及该过程对炎症因子IL-1β的调控作用,并将其与SIRT5在炎症反应过程中所起的调节作用联系在一起。本项目构建了DSS诱导的小鼠急性结肠炎模型来研究野生型(WT)和Sirt5 敲除(KO)小鼠的急性肠炎反应,揭示了Sirt5在DSS诱导的小鼠急性肠炎反应中所具有的重要的保护作用;并利用PKM2特异性的小分子激活剂TEPP-46激活Sirt5 KO小鼠体内PKM2或利用IL-1β中和抗体中和Sirt5 KO小鼠体内过量的IL-1β都可以明显缓解DSS诱导的的急性肠炎反应,为临床干预巨噬细胞相关免疫疾病提供重要依据,为治疗炎症相关疾病提供了重要的靶标。具体分子机制是我们发现SIRT5与PKM2存在着直接的相互作用,SIRT5的缺失导致细胞内PKM2的琥珀酰化修饰水平明显上调,显著抑制其丙酮酸激酶的活性,并促进PKM2四聚体到二聚体的转变,使其蛋白激酶活性明显增强。此外,我们利用蛋白质组学手段在PKM2上鉴定出7个赖氨酸残基琥珀酰化修饰位点;其中,K311位点的琥珀酰化修饰在PKM2的酶活性的调节中起着非常重要的作用;模拟琥珀酰化修饰的K311E突变体促进了PKM2的四聚体到二聚体的转变,并增加其蛋白激酶活性。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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