關于癌細胞,上世紀瓦博格提出了至今仍具重大影響力的“瓦博格效應”,即癌細胞大量攝取葡萄糖,保持很高的糖酵解速率,產生大量乳酸。正常細胞通常依靠有氧呼吸,通過三羧酸循環來產生能量。那么是否能通過特異性地抑制癌細胞的能量代謝來“餓”死癌細胞呢?最近復旦和清華大學分別發表了相關科研成果,為癌癥臨床治療提供了新思路。
1. 復旦:PGAM2調控細胞增殖和腫瘤生長
今年5月份,復旦大學的研究人員在《Cancer Research》 雜志上發表了關于SIRT2調控PGAM2的文章。文章指出,氧化應激條件能促進SIRT2與PGAM2 (磷酸甘油酸變位酶2)的作用,并在K100位點上將其去乙酰化。而用乙酰化模擬突變體K100Q的PGAM來代替內源性PGAM2,細胞合成的NADPH減少,細胞增殖和腫瘤生長受到抑制。
SIRT2是sirtuins(1-7)家族中的一員,是一種NAD+依賴的去乙酰化酶。其去乙酰化底物主要包括foxo家族,微管蛋白,Nf-κB等物質,從而調控細胞周期,氧化應激、胰島素分泌等生理過程。而PGAM2是糖酵解過程關鍵步驟,催化3-磷酸甘油酸轉變為2-磷酸甘油酸。SIRT2 去乙酰化并激活PGAM2,增加了糖酵解的速率。糖酵解是腫瘤細胞能量的主要來源。那么通過SIRT2或PGAM2的抑制,可以抑制腫瘤的能量來源。同時,抑制PGAM2的活力,能夠減少NADPH的合成,使得細胞對于氧化損傷更為敏感。而癌癥細胞之所以不老不死的一個原因便是其能抵抗氧化應激帶來的損傷。能量和氧化損傷雙管齊下,更有助于殺死癌細胞。
在細胞實驗的基礎上,研究人員通過基因突變技術,在免疫缺陷的裸鼠腫瘤模型上證實了該靶點的可行性。研究人員發現,在乙酰化模擬突變體K100Q的PGAM來代替內源性PGAM2的裸鼠中,腫瘤生長速度大大減慢。
2. 清華:解析人源GLUT1晶體結構,有望人工干預葡萄糖轉運
6月10日,清華大學的研究人員宣布,首次成功解析人源GLUT1晶體結構,為人工干預葡萄糖的轉運打下基礎。
細胞膜是一種選擇性透過膜,其能特異性攝取各類所需物質。葡萄糖,作為細胞能量的來源,無法通過滲透作用自由進出細胞,只能由細胞膜上的相應轉運蛋白運輸。而GLUT1是一種重要的、廣泛分布于各器官的葡萄糖轉運蛋白。其對于維持細胞的正常代謝具有重要意義。GLUT1功能異常能夠導致發育異常,智力低下,癲癇等病癥。臨床上,可增加該蛋白的活力,增強器葡萄糖供應,促進代謝,從而治療相應病癥。
GLUT1對于癌癥細胞的意義更加重大。由于癌細胞增殖過快,血管生成往往無法跟上癌癥胞增殖速度,導致癌細胞處于缺氧狀態。癌細胞在缺氧條件下,糖酵解速率大大增加,消耗大量葡萄糖獲取相對少的能量。如果人工抑制腫瘤細胞的GLUT1活力,減少其葡萄糖攝取,能夠定向餓死癌細胞。
人源GLUT1的結構解析為其抑制劑、拮抗劑以及其相應藥物載體的開發打下了基礎。
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