Polo样激酶1通过激活磷酸戊糖途径协调细胞周期中的生物大分子合成

摘要

恶性肿瘤是人类面临的最具挑战的疾病之一。随着肿瘤研究的深入，科学家们发现并总结了肿瘤所具有的十大基本特征，其中细胞周期进程的提速和代谢的重编程是肿瘤细胞的两大特征。目前肿瘤细胞周期的调控机制逐渐明晰，异常的周期相关蛋白的表达或突变促进了细胞周期突破检查点的限制。而代谢作为肿瘤生命活动的支撑，日渐成为研究的热点。肿瘤代谢的异常也逐渐作为肿瘤的致命弱点被用于临床靶向治疗。然而这些改变如何相互协调以促进肿瘤细胞增殖优势仍然不为人们所知。
　　本论文阐明了Polo样激酶(Plk1)，其作为一个调控有丝分裂和细胞周期进程的关键蛋白，通过激活磷酸戊糖途径在肿瘤细胞生物合成中发挥重要作用。我们发现，Plk1和磷酸戊糖途径中的限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)相互作用并直接将其磷酸化修饰。Plk1通过促进G6PD活性二聚体的形成激活G6PD，增强磷酸戊糖途径的流量并将葡萄糖代谢导向产生生物大分子合成所需的NADPH及核糖。重要的是，我们进一步证实了在体内和体外实验中，Plk1介导的G6PD的激活对于其促进细胞周期进程及肿瘤细胞的生长中发挥关键作用。
　　综上诉述，这些发现确立了Plk1在调控肿瘤细胞的生物合成中发挥重要作用，例证了细胞周期进程和细胞代谢重编程在肿瘤发展过程中是如何相互协调的。本研究使人们对肿瘤的认识更进一步，即肿瘤的不同特征之间可以相互协调以促进肿瘤更快的增殖，为肿瘤联合治疗提供新的思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 肿瘤代谢研究现状

1．1．1 肿瘤代谢的特征

1．1．2 肿瘤代谢研究进展

1．1．3 靶向肿瘤代谢的治疗

1．1．4 磷酸戊糖途径的作用

1．1．5 磷酸戊糖途径与肿瘤研究

1．2 细胞周期与肿瘤发生发展

1．2．1 细胞周期的调控

1．2．2 Plk1在细胞周期中的作用

1．2．3 细胞周期异常与肿瘤的发生发展

1．2．4 Plk1与肿瘤的发生发展

1．3 肿瘤不同特征和肿瘤代谢间的相互关联研究

1．3．1 肿瘤代谢与细胞周期的关联研究

1．4 研究的内容与意义

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验所用细胞及小鼠来源

2．1．2 材料与试剂

2．1．3 qRT-PCR引物

2．1．4 抗体

2．1．5 所用实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 细胞培养

2．2．2 分子克隆

2．2．3 蛋白质印迹

2．2．4 实时荧光定量PCR

2．2．5 质粒转染与病毒感染

2．2．6 流式细胞术

2．2．7 免疫沉淀

2．2．8 EdU掺入实验

2．2．9 免疫荧光实验

2．2．10 细胞周期同步化

2．2．11 活细胞成像

2．2．12 蛋白质交联实验

2．2．13 6PGD酶活检测(自配试剂检测)

2．2．14 G6PD酶活，glucose uptake，Lactate及NADPH含量检测

2．2．15 LG-MS检测细胞代谢物

2．2．16 NMR检测细胞代谢物

2．2．17 蛋白纯化与激酶反应实验

2．2．18 蛋白质磷酸化位点鉴定

2．2．19 动物实验

第三章 实验结果与分析

3．1 Plk1增强肿瘤细胞磷酸戊糖途径及生物合成

3．1．1 细胞周期进程中Plk1促进G6PD酶活性及NADPH产生

3．1．2 改变Plk1显著影响G6PD酶活性及NADPH产生

3．1．3 改变Plk1显著影响PPP通路及核苷酸合成

3．2 Plk1通过结合并磷酸化G6PD调节其活性

3．2．1 Plk1通过直接调控G6PD促进NADPH生成

3．2．2 Plk1与G6PD相互结合

3．2．3 Plk1磷酸化G6PD及位点的鉴定

3．3 Plk1介导的G6PD磷酸化促进其二聚体的形成

3．3．1 Plk1影响G6PD二聚体状态

3．3．2 Plk1介导的G6PD磷酸化促进其二聚体的形成

3．4 G6PD介导的磷酸戊糖途径对于Plk1调节的细胞周期进程至关重要

3．4．2 Nuc和NAC回补G6PD功能的缺失

3．5 G6PD对于Plk1介导的肿瘤增殖至关重要

3．5．1 G6PD不同突变体影响细胞增殖

3．5．2 G6PD不同突变体影响肿瘤增殖

第四章 总结与讨论

4．1 总结

4．2 讨论

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的论文与取得的其他成果