葡萄糖-6-磷酸脫氫酶的糖基化在腫瘤代謝中的作用.pdf

1、腫瘤細(xì)胞為滿足自身營養(yǎng)和能量需求，要消耗大量的葡萄糖，而且即使在有充足氧氣條件下，糖酵解過程也會(huì)明顯增加，大量的葡萄糖轉(zhuǎn)換成乳酸，即所謂的瓦伯格效應(yīng)(the Warburgeffect)。瓦伯格效應(yīng)是腫瘤細(xì)胞代謝重編程的一種體現(xiàn)，而腫瘤細(xì)胞的代謝重編程會(huì)發(fā)生在許多代謝通路中，包括葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、糖酵解、戊糖磷酸途徑、谷胺酰胺代謝、三羧酸循環(huán)、電子傳遞鏈等過程。
　　戊糖磷酸途徑在快速增殖的細(xì)胞中，扮演著大分子生物合成和維持細(xì)胞氧化還原

2、狀態(tài)的作用。尤其是在許多腫瘤細(xì)胞中，戊糖磷酸途徑都是上調(diào)的。然而，戊糖磷酸途徑是如何上調(diào)以滿足腫瘤細(xì)胞生長優(yōu)勢這一點(diǎn)還沒完全弄清楚。
　　葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PD)是戊糖磷酸途徑的第一個(gè)酶，也是該途徑的限速酶，催化來自糖酵解通路中的葡萄糖-6-磷酸，進(jìn)行氧化脫氫，生成6-磷酸葡萄糖酸-δ-內(nèi)脂和提供還原氫的NADPH。本研究用化學(xué)酶標(biāo)法及質(zhì)譜的方法，鑒定出G6PD的S84位被O-糖苷鍵共價(jià)連接的N-乙酰氨基葡萄糖(O-Gl

3、cNAc)糖基化修飾;將84位上的絲氨酸S突變成纈氨酸V，將不能檢測到糖基化。S84位上的糖基化提升了G6PD的酶活性;而且通過戊二醛交聯(lián)反應(yīng)證實(shí)，高糖基化水平的G6PD更趨向于形成有活性的二聚體和四聚體。
　　前人的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有1000多種核質(zhì)蛋白被O-GlcNAc修飾，并且這種糖基化修飾作為一種感受器，是細(xì)胞對外界營養(yǎng)和壓力的動(dòng)態(tài)反應(yīng)。本研究通過缺氧處理、高糖刺激和血清刺激，發(fā)現(xiàn)G6PD對這些外界刺激非常敏感，其糖基化水平會(huì)

4、隨著缺氧處理時(shí)間的延長、葡萄糖濃度和血清濃度的增加而顯著升高。同時(shí)，研究也證實(shí)高糖基化的G6PD，會(huì)提高戊糖磷酸途徑中葡萄糖的攝入量，生成更多中間代謝產(chǎn)物，促進(jìn)核苷酸和脂質(zhì)的生物合并提升抗氧化防御能力，以此為細(xì)胞提供生長優(yōu)勢，促進(jìn)細(xì)胞增殖。
　　更具生理意義的是，異位裸鼠成瘤實(shí)驗(yàn)證實(shí)G6PD的糖基化有利于腫瘤的生長，而阻止G6PD的糖基化，顯著降低細(xì)胞增殖速度，減慢腫瘤生長;對39例臨床腫瘤樣本的研究發(fā)現(xiàn)，除了有8例由于低表達(dá)G6

5、PD而無法可靠地研究糖基化外，其余31例中有16例，G6PD糖基化水平在人肺癌組織中比癌旁組織中高，并且31例中有20例，糖基轉(zhuǎn)移酶(OGT)的表達(dá)水平在癌組織中比癌旁組織中高，表明肺癌組織中G6PD的糖基化升高與OGT的高表達(dá)相關(guān)。
　　在許多疾病中，特別是溶血性貧血中有大量G6PD的突變，而在腫瘤中雖然對G6PD的作用研究也很廣泛，但也是集中在G6PD的突變上，很少研究蛋白質(zhì)翻譯后修飾對其酶功能的影響。本研究工作揭示了O-Gl