葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的糖基化在肿瘤代谢中的作用
本文选题:戊糖磷酸途径 + 葡萄糖-6-磷酸脱氢酶 ; 参考:《浙江大学》2016年博士论文
【摘要】:肿瘤细胞为满足自身营养和能量需求,要消耗大量的葡萄糖,而且即使在有充足氧气条件下,糖酵解过程也会明显增加,大量的葡萄糖转换成乳酸,即所谓的瓦伯格效应(the Warburg effect)。瓦伯格效应是肿瘤细胞代谢重编程的一种体现,而肿瘤细胞的代谢重编程会发生在许多代谢通路中,包括葡萄糖转运、糖酵解、戊糖磷酸途径、谷胺酰胺代谢、三羧酸循环、电子传递链等过程。戊糖磷酸途径在快速增殖的细胞中,扮演着大分子生物合成和维持细胞氧化还原状态的作用。尤其是在许多肿瘤细胞中,戊糖磷酸途径都是上调的。然而,戊糖磷酸途径是如何上调以满足肿瘤细胞生长优势这一点还没完全弄清楚。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)是戊糖磷酸途径的第一个酶,也是该途径的限速酶,催化来自糖酵解通路中的葡萄糖-6-磷酸,进行氧化脱氢,生成6-磷酸葡萄糖酸-δ-内脂和提供还原氢的NADPH。本研究用化学酶标法及质谱的方法,鉴定出G6PD的S84位被O-糖苷键共价连接的N-乙酰氨基葡萄糖(O-G1cNAc)糖基化修饰;将84位上的丝氨酸S突变成缬氨酸V,将不能检测到糖基化。S84位上的糖基化提升了G6PD的酶活性;而且通过戊二醛交联反应证实,高糖基化水平的G6PD更趋向于形成有活性的二聚体和四聚体。前人的研究已经发现有1000多种核质蛋白被O-G1cNAc修饰,并且这种糖基化修饰作为一种感受器,是细胞对外界营养和压力的动态反应。本研究通过缺氧处理、高糖刺激和血清刺激,发现G6PD对这些外界刺激非常敏感,其糖基化水平会随着缺氧处理时间的延长、葡萄糖浓度和血清浓度的增加而显著升高。同时,研究也证实高糖基化的G6PD,会提高戊糖磷酸途径中葡萄糖的摄入量,生成更多中间代谢产物,促进核苷酸和脂质的生物合并提升抗氧化防御能力,以此为细胞提供生长优势,促进细胞增殖。更具生理意义的是,异位裸鼠成瘤实验证实G6PD的糖基化有利于肿瘤的生长,而阻止G6PD的糖基化,显著降低细胞增殖速度,减慢肿瘤生长;对39例临床肿瘤样本的研究发现,除了有8例由于低表达G6PD而无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组织中比癌旁组织中高,并且31例中有20例,糖基转移酶(OGT)的表达水平在癌组织中比癌旁组织中高,表明肺癌组织中G6PD的糖基化升高与OGT的高表达相关。在许多疾病中,特别是溶血性贫血中有大量G6PD的突变,而在肿瘤中虽然对G6PD的作用研究也很广泛,但也是集中在G6PD的突变上,很少研究蛋白质翻译后修饰对其酶功能的影响。本研究工作揭示了O-G1cNAc糖基化是如何直接调控戊糖磷酸途径进而为肿瘤细胞提供生长优势这一机制,为以抑制G6PD糖基化为靶点的肿瘤治疗提供了新的思路。
[Abstract]:In order to meet their own nutritional and energy needs, tumor cells consume a large amount of glucose, and even when there is sufficient oxygen, the glycolysis process increases significantly, and a large amount of glucose is converted to lactic acid, which is called the Warburg effect and the Warburg effect. The Warburg effect is a manifestation of the metabolic reprogramming of tumor cells, which occurs in many metabolic pathways, including glucose transport, glycolysis, pentose phosphoric acid pathway, glutamine metabolism, and tricarboxylic acid cycle. Electron transfer chain, etc. The pentose phosphoric acid pathway plays the role of macromolecular biosynthesis and redox state in rapidly proliferating cells. Especially in many tumor cells, pentose phosphoric acid pathway is up-regulated. However, it is not entirely clear how the pentose phosphoric acid pathway is up-regulated to satisfy the growth advantage of tumor cells. Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) is the first enzyme in the pentose phosphoric acid pathway, which catalyzes the oxidative dehydrogenation of glucose-6-phosphoric acid from the glycolysis pathway. 6-phosphogluconic acid-未 -internal lipids and NADPHs providing reductive hydrogen were obtained. In this study, chemical enzyme labeling and mass spectrometry were used to identify the glycosylation modification of G6PD S84 by N-acetylglucosamine O-G1cNAc. which is covalently linked with O-glucosamine. By mutating serine S from 84 to valine V, the glycosylation at S84 could not be detected, and the enzyme activity of G6PD was enhanced by glutaraldehyde crosslinking reaction. G6PD with high glycosylation level tends to form active dimer and tetramer. Previous studies have found that more than 1000 nucleoplasmic proteins have been modified by O-G1cNAc, and this glycosylation as a receptor is a dynamic response of cells to external nutrition and stress. In this study, we found that G6PD was very sensitive to these external stimuli by hypoxia treatment, high glucose stimulation and serum stimulation. The glycosylation level of G6PD increased significantly with the prolongation of hypoxia treatment time and the increase of glucose concentration and serum concentration. At the same time, the study also confirmed that high glycosylation of G6PDcould increase glucose intake in the pentose phosphoric acid pathway, produce more intermediate metabolites, and promote the combination of nucleotides and lipids to enhance antioxidant defense. In order to provide growth advantages for cells, promote cell proliferation. More physiologically, the heterotopic nude mice tumorigenesis experiment confirmed that the glycosylation of G6PD was beneficial to the growth of tumor, but to prevent the glycosylation of G6PD, significantly reduce the speed of cell proliferation and slow down the growth of tumor. Except for 8 cases whose glycosylation could not be studied reliably because of low expression of G6PD, 16 out of 31 cases had higher levels of G6PD glycosylation in human lung cancer tissues than in adjacent tissues, and 20 out of 31 cases had higher glycosylation levels. The expression level of glycosyltransferase (OGT) in cancer tissues was higher than that in adjacent tissues, indicating that the increased glycosylation of G6PD in lung cancer tissues was correlated with the high expression of OGT. In many diseases, especially in hemolytic anemia, there are a large number of mutations of G6PD. Although the role of G6PD in tumor is also widely studied, but also concentrated on the mutation of G6PD, the effect of protein post-translational modification on its enzyme function is seldom studied. This study revealed how O-G1cNAc glycosylation directly regulates the pentose phosphoric acid pathway and provides a growth advantage for tumor cells, and provides a new idea for tumor therapy with inhibition of G6PD glycosylation as its target.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:R730.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 吴艳;吴士良;;糖基化与N-乙酰氨基葡萄糖转移酶家族[J];江苏大学学报(医学版);2006年03期
2 王炳花;王志玉;;汉坦病毒包膜糖蛋白糖基化位点突变体的构建[J];徐州医学院学报;2009年06期
3 艾智武;由N-连接的过度糖基化缺陷型酵母表达的重组乙型肝炎疫苗的鉴定和评价[J];国外医学.预防.诊断.治疗用生物制品分册;1995年02期
4 郝勤,张欣平,顾银良,宋后燕,朱运松;PAI-1糖基化位点突变体的构建及其在哺乳动物细胞中表达[J];上海医科大学学报;1996年03期
5 韦薇;项金忠;罗建辉;;真核细胞表达重组蛋白糖基化研究与评价[J];中国新药杂志;2014年15期
6 李东林;雷迎峰;;病毒蛋白糖基化研究进展[J];微生物学免疫学进展;2013年04期
7 宋钢,官孝群,宋后燕;人组织型纤溶酶原激活剂cDNA糖基化位点突变体的构建[J];上海医科大学学报;1998年06期
8 于澜;张亮;张蕾;王芳;刘梓谕;程林峰;薛添;吴兴安;徐志凯;张芳琳;;汉滩病毒包膜糖蛋白糖基化位点突变体重组假病毒的构建及初步鉴定[J];现代生物医学进展;2013年30期
9 程湘;CD44分子的结构特征[J];国外医学(免疫学分册);1998年04期
10 支艳艳;唱韶红;巩新;宋西勇;吴军;刘波;;Endo-H在毕赤酵母中的表达、纯化及其在N-糖基化分析中的应用[J];军事医学;2014年03期
相关会议论文 前6条
1 万崎;冯勇;章晓联;陈新文;吴建国;;丙型肝炎病毒E2糖蛋白糖基化位点突变体的研究[A];湖北省暨武汉市免疫学会第八届学术会议论文集[C];2003年
2 张金辉;窦颖;佘薇薇;赵耀;刘平;赵晓东;;人类偏肺病毒F蛋白糖基化位点对其体内外复制能力的影响[A];中华医学会第十五次全国儿科学术大会论文汇编(上册)[C];2010年
3 张伟;陈瑶涵;杨們原;;糖修饰蛋白质组的标记和分离[A];全国生物医药色谱及相关技术学术交流会(2012)会议手册[C];2012年
4 刘欢欢;周艳君;姜一峰;张善瑞;李国新;童光志;;PRRSV GP3N-糖基化作用的初步研究[A];中国畜牧兽医学会动物传染病学分会第四次猪病防控学术研讨会论文集[C];2010年
5 余春梅;李荣培;邹庆;陈昕;刘平;赵晓东;;SCID小鼠糖基化位点突变的人偏肺病毒感染特点[A];中华医学会第十五次全国儿科学术大会论文汇编(上册)[C];2010年
6 万崎;章晚联;陈新文;;丙型肝炎病毒E2糖蛋白糖基化突变体的研究[A];中国蛋白质组学首届学术大会论文摘要集[C];2003年
相关博士学位论文 前8条
1 刘铭琪;基于质谱的高通量糖基化肽段鉴定新方法研究[D];复旦大学;2013年
2 徐明杰;戊型肝炎病毒ORF2编码蛋白N562糖基化及其突变的生物学效应[D];东南大学;2014年
3 杨楠;基于质谱技术对免疫球蛋白N-糖基化定量分析方法建立与应用[D];第二军医大学;2016年
4 饶雄剑;葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的糖基化在肿瘤代谢中的作用[D];浙江大学;2016年
5 陈瑶函;基于生物质谱的糖蛋白组学新技术新方法研究[D];复旦大学;2011年
6 周峻岗;酿酒酵母高尔基体糖基化及生物学功能的研究[D];山东大学;2007年
7 王潭;钙调磷酸酶调节因子1通过增强内质网中的N端糖基化上调β淀粉样蛋白的生成[D];山东大学;2014年
8 杨波;重组非糖基化尿激酶型纤溶酶原激活剂的研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年
相关硕士学位论文 前10条
1 李富义;人类蛋白质糖基化位点预测的数据挖掘技术研究[D];西北农林科技大学;2016年
2 宋培培;亲水磁性富集材料的制备及其在糖基化蛋白质组学中的应用[D];新疆大学;2016年
3 黄路;人偏肺病毒分离株蛋白质特性及融合蛋白糖基化磷酸化分析[D];重庆医科大学;2007年
4 田斌;N糖基化和CBM对乙酰木聚糖酯酶分泌尧活力及稳定性影响[D];南京林业大学;2012年
5 宰俊杰;日本乙型脑炎病毒prM-E蛋白N-糖基化的功能研究[D];华中农业大学;2011年
6 李蕊;重组人来源的IL4在毕赤酵母中的表达及其糖基化与其生物活性的关系[D];山东大学;2014年
7 游清;核心岩藻糖基化水平与胃癌相关性的研究[D];第二军医大学;2014年
8 郑晓民;汉坦病毒GM04-38株N-联糖基化位点在细胞融合中的作用[D];山东大学;2010年
9 刘泽;串联~(18)O同位素标记应用于定量糖蛋白质组研究[D];复旦大学;2009年
10 金敏丽;小鼠CD147糖基化位点突变体在小鼠肝细胞IAR20中的表达与生物学功能初步研究[D];大连医科大学;2009年
,本文编号:1919287
本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/zlx/1919287.html