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乳酰辅酶A合成酶在胶质母细胞瘤发生中的作用有哪些?

(2025-03-28 16:47:13)
标签:

知识

作用

佛学

分类: 百欧博伟生物

  乳酰辅酶A合成酶在胶质母细胞瘤发生中的作用有哪些?

 


百欧博伟生物:乳酸(L-lactate)是细胞糖酵解的主要代谢产物,2019年,芝加哥大学赵英明教授团队首次发现乳酸衍生的赖氨酸乳酰化修饰(lysine lactylation)作为一种新型酰化修饰在生物体内广泛存在。细胞内乳酰化修饰水平受到乳酸含量的影响,多种乳酰化转移酶(writers)及去乳酰化酶(erasers),例如p300、HDAC1-3和SIRT1/3等也相继被鉴定出来,但是细胞如何利用乳酸合成乳酰CoA(lactyl-Coenzyme A),进而调控蛋白乳酰化修饰,尚不清楚。

 

2024年12月5日,芝加哥大学赵英明教授、中国科学院上海药物研究所黄河研究员团队在 Cell Metabolism 期刊发表了题为:Nuclear GTPSCS functions as a lactyl-CoA synthetase to promote histone lactylation and gliomagenesis 的研究论文。

 

该研究首次鉴定发现琥珀酰CoA合成酶GTPSCS可在细胞核内发挥乳酰CoA合成酶活性,调控组蛋白乳酰化和胶质母细胞瘤的进展。

 

哺乳动物细胞中琥珀酰CoA合成酶(Succinyl-CoA synthetase ,SCS)主要定位于线粒体中,包括GTP依赖的GTPSCS和ATP依赖的ATPSCS两种类型,分别由相同的α亚基(SUCLG1基因编码,也称为G1亚基)和不同的β亚基构成。GTPSCS的β亚基由SUCLG2基因编码(也称为G2亚基),而ATPSCS的β亚基由SUCLA2基因编码(也称为A2亚基)。ATPSCS主要催化TCA循环中琥珀酰CoA向琥珀酸的转化以生成ATP,而GTPSCS更倾向于促进酮体(ketone bodies)的生成。

 

在这项研究中,研究团队通过筛选发现琥珀酰CoA合成酶GTPSCS可以促进细胞核内乳酰CoA的合成,进而提高组蛋白乳酰化的水平。体外实验证实GTPSCS可发挥乳酰CoA合成酶活性(Km = 15.32 ± 1.28 mM),通过解析GTPSCS-乳酸晶体结构发现G2亚基的N308是GTPSCS结合乳酸的关键位点,N308I突变会显著降低其乳酰CoA合成酶活性。

 

进一步的研究发现GTPSCS的G1和G2亚基均可以定位于细胞核中,且依赖于G1亚基的核定位信号(nuclear localization signal,NLS)。GTPSCS在细胞核内可与酰基转移酶p300协同调控组蛋白H3K18la水平,上调促癌蛋白GDF15的表达,而G2亚基K73位点的乙酰化修饰则可增强GTPSCS与p300的蛋白间相互作用。在胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)体内及体外模型中,GTPSCS/p300/H3K18la/GDF15信号轴可以显著增强脑胶质瘤细胞的增殖能力和放疗抵抗性,该结果在肿瘤患者样本中进一步得到验证。

 

综上,该研究鉴定到了细胞核内的乳酰CoA合成酶GTPSCS,揭示了GTPSCS在GBM发生发展中的新功能;阐明了在细胞核中,GTPSCS结合p300,利用乳酸原位生成乳酰CoA,从而增强组蛋白H3K18la修饰,调控GDF15表达,最终促进胶质母细胞瘤(GBM)进展的分子机制。该模型代表了Warburg效应的全新表观遗传调控模式,也为靶向代谢重编程治疗GBM提供了新的思路。

 

芝加哥大学赵英明教授、中国科学院上海药物研究所黄河研究员为论文共同通讯作者,中国科学院上海药物研究所/芝加哥大学博士后刘瑞隆为论文第一作者。

 

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