乙酰化促进丙酮酸激酶M2通过自噬降解积累中间代谢产物

摘要

蛋白质的乙酰化作为一种关键的翻译后修饰而被广泛的研究,但是此前的大量研究都集中在组蛋白和核内转录因子的乙酰化修饰上面,我们运用质谱的方法,以前列腺组织的细胞质组分为样品,鉴定了组织水平的乙酰化蛋白质组,发现了很多被乙酰化修饰的蛋白,包括很多代谢通路中的酶,这些主要的代谢通路包括糖酵解通路,糖异生通路,三羧酸循环通路,脂肪酸代谢通路。
　　为了进一步确定乙酰化修饰对代谢酶的调控作用,我们选取了糖酵解中跟肿瘤生长密切相关的一个丙酮酸激酶的剪接体(PKM2)进行了深入研究。丙酮酸激酶是糖酵解的三个关键调节酶之一,催化糖酵解的最后一步反应,将磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和二磷酸腺苷(ADP)生成丙酮酸和三磷酸腺苷(ATP)。丙酮酸激酶有四个剪接体:PKL,PKR,PKM1和PKM2。这些剪接体只在特定的组织中表达,其中PKL在肝脏中表达,PKR在红细胞中表达,PKM1在正常成人组织中表达,而PKM2在胚胎组织和肿瘤组织中表达。
　　我们通过实验确定了PKM2确实受到乙酰化的调控,确定了其中两个重要的乙酰化位点:赖氨酸305位和赖氨酸433位(正在进一步研究中),证明了K305位点的乙酰化可导致PKM2通过分子伴侣介导的自噬途径(CMA)降解,并且找到了K305位点的乙酰化酶pCAF和去乙酰化酶Sirtl。进一步的研究发现,并且该位点的乙酰化受细胞内葡萄糖浓度的调节,高葡萄糖浓度可促进PKM2的K305位点乙酰化,再通过CMA降解。通过PKM2的降解可积累糖酵解途径的中间产物和NADPH,用于细胞的合成代谢,从而促进肿瘤细胞的生长。
　　本论文首次报导了乙酰化对分子伴侣介导的自噬降解的促进作用,造成糖酵解代谢中间产物和NADPH的积累,用于肿瘤细胞的生物合成,从而促进肿瘤生长。本论文的工作揭示了造成Warburg效应的分子机制,而且为肿瘤治疗提供了一个潜在的药物靶点。