翻譯后修飾及顯性負(fù)突變對PKM2結(jié)構(gòu)與功能調(diào)控的分子機(jī)制研究.pdf

1、腫瘤細(xì)胞的代謝方式主要是有氧糖酵解，有氧糖酵解也稱為“溫伯格效應(yīng)”，是腫瘤細(xì)胞的顯著特征之一。采用這種方式，腫瘤細(xì)胞只生成少量的ATP，而能夠積累大量的合成細(xì)胞元件所必需的代謝中間產(chǎn)物，如3-磷酸甘油酸、3-磷酸甘油醛、6-磷酸葡萄糖等，以滿足細(xì)胞增殖的需求。丙酮酸激酶PKM2作為同源四聚體發(fā)揮功能，催化糖酵解途徑的最后一步反應(yīng)，是糖酵解過程的限速酶。PKM2是腫瘤代謝的關(guān)鍵酶，特異性地表達(dá)于多種腫瘤細(xì)胞系，在腫瘤代謝中扮演重要角色。現(xiàn)

2、有研究表明，PKM2的功能受翻譯后修飾調(diào)控，可調(diào)控PKM2的修飾方式有磷酸化、乙酰化和氧化等，同時(shí)，已有文獻(xiàn)報(bào)道顯性負(fù)突變也可影響PKM2的活性和功能，且這些修飾及突變都有可能是通過影響PKM2的結(jié)構(gòu)而調(diào)控其功能。蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)是其發(fā)揮生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，因此研究PKM2翻譯后修飾及顯性負(fù)突變與其結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系，是闡明其生物學(xué)功能的重要環(huán)節(jié)。但目前關(guān)于翻譯后修飾及顯性負(fù)突變對PKM2結(jié)構(gòu)的具體影響及作用機(jī)制尚不清楚。
　　為研究翻

3、譯后修飾及顯性負(fù)突變對PKM2結(jié)構(gòu)的影響并揭示其調(diào)控PKM2功能的機(jī)制，我們構(gòu)建了一系列模擬翻譯后修飾狀態(tài)及顯性負(fù)突變的突變體，包括模擬Y105位磷酸化的突變體Y105E，模擬K305位乙?；揎椀耐蛔凅wK305Q，顯性負(fù)突變體K422R，及人為突變體R399E。通過體外生化性質(zhì)分析，我們發(fā)現(xiàn)這些突變體蛋白與本體蛋白在理化性質(zhì)上存在差異。利用結(jié)構(gòu)生物學(xué)的研究手段，我們解析了上述突變體的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)這些突變體的結(jié)構(gòu)是處于不同構(gòu)象的四聚體

4、結(jié)構(gòu)，比較分析不同構(gòu)象的四聚體的結(jié)構(gòu)特征，我們提出PKM2構(gòu)象轉(zhuǎn)換的機(jī)制—“蹺蹺板效應(yīng)”，即存在于兩個(gè)二聚體聚合界面上的“蹺蹺板”調(diào)控PKM2蛋白R-state構(gòu)象和T-state構(gòu)象之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而影響PKM2的酶活。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，突變體Y105E、K422R及R399E主要通過調(diào)控PKM2的四聚體構(gòu)象轉(zhuǎn)換而影響其酶活和功能，面突變體K305Q導(dǎo)致PKM2蛋白解聚成單體而嚴(yán)重影響其酶活。
　　本研究的完成，闡明了這些翻譯后修飾