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揭示丙酮酸激酶M2磷酸化組蛋白H3并促進(jìn)腫瘤生長的分子機(jī)制
更新時(shí)間:2012-09-11   點(diǎn)擊次數(shù):1729次

         一項(xiàng)刊登在8月16日的雜志Cell上的一篇研究報(bào)告中,來自田納西大學(xué)的研究者表示,一種供給癌細(xì)胞營養(yǎng)的代謝類蛋白質(zhì)也可以通過松弛DNA盤繞形成染色體的包裝來激活腫瘤促使基因的表達(dá)。通過在多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型中進(jìn)行研究,研究者揭示了丙酮酸鹽激酶M2(PKM2)可以通過影響組蛋白來促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。通過對(duì)85位膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者分析揭示了細(xì)胞核中高水平PKM2的表達(dá)和H3的磷酸化和其壽命縮短明顯相關(guān)。另一項(xiàng)分析表明,H3的高水平磷酸化和腫瘤高發(fā)相關(guān)。組蛋白H3-T11位磷酸化對(duì)于指示預(yù)后標(biāo)記物以及使用抑制PKM2療法具有潛在的價(jià)值。PKM2在有氧發(fā)酵過程中非常重要,在這個(gè)過程中,葡萄糖可以產(chǎn)生能量供給癌細(xì)胞。研究者同時(shí)也檢測了PKM2的轉(zhuǎn)錄以及激活其它基因的角色。

         一切均源于EGFR 當(dāng)細(xì)胞膜上的表皮生長因子受體(EGFR)被生長因子激活之后,PKM2蛋白會(huì)移動(dòng)到細(xì)胞核中,在那里其結(jié)合到基因的啟動(dòng)子區(qū)域,轉(zhuǎn)錄因子也可以吸附至基因的啟動(dòng)子區(qū)域來激活基因的表達(dá)。癌細(xì)胞其表面有高水平的EGFR,通過EGFR來將生長信號(hào)從細(xì)胞表面?zhèn)鬟f至細(xì)胞內(nèi)部,同時(shí)EGFR也是某些癌癥藥物的潛在靶點(diǎn)。研究者進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)揭示了以下結(jié)果:(1)EGFR激活后,PKM2可以結(jié)合至組蛋白H3上,并且吸附至T11位的磷酸基團(tuán)上。(2)另外一種來自于基因CCND1和MYC的蛋白質(zhì),稱為組蛋白脫乙?;?(HDAC3),其可以激活基因的表達(dá)。(3)一旦HDACs基因缺失,組蛋白H3便會(huì)會(huì)的乙酰基基團(tuán),其將協(xié)助激活基因的表達(dá)。(4)只有當(dāng)H3被PKM2磷酸化之后,這一系列事件才會(huì)發(fā)生。

        通過抑制磷酸化可以組織小鼠腦瘤的形成。CCND1可以表達(dá)蛋白質(zhì)細(xì)胞周期蛋白d1,在癌癥細(xì)胞中,MYC基因經(jīng)常會(huì)發(fā)生突變,導(dǎo)致Myc的高表達(dá),隨之會(huì)引發(fā)其它基因的上調(diào)。 使用重建組蛋白H3來使得EGFR誘發(fā)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠模型實(shí)驗(yàn)中,研究者使用正常小鼠和通過PKM2抑制磷酸化造成H3-T11A突變的小鼠來進(jìn)行研究,研究者發(fā)現(xiàn)正常小鼠腫瘤產(chǎn)生的尺寸為40立方毫米,而T11A無功能或者無磷酸化的小鼠不會(huì)產(chǎn)生腫瘤。研究者的研究揭示了,PKM2作為組蛋白激酶,可以直接調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄以及控制細(xì)胞周期的進(jìn)行,并且可以控制癌細(xì)胞的增殖。相關(guān)研究由國立衛(wèi)生研究院和國立癌癥研究所提供支持。
染色體的形成是DNA是通過盤繞在組蛋白上而形成,研究者發(fā)現(xiàn)了PKM2可以在組蛋白H3的特殊位點(diǎn)T11處標(biāo)記其磷酸基團(tuán)。 H3如果不發(fā)生磷酸化作用 便不會(huì)產(chǎn)生腫瘤 磷酸化可以導(dǎo)致腫瘤促使基因的激活,增加腫瘤細(xì)胞的再生以及腫瘤的形成速度。如果H3不進(jìn)行磷酸化,便不會(huì)產(chǎn)生腫瘤,這對(duì)于膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的形成至關(guān)重要。

 

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