丙酮酸激酶前mRNA可变剪接的调控在肿瘤代谢中的作用和意义

丙酮酸激酶是糖酵解的关键酶之一,丙酮酸激酶m基因前mRNA(pre-mRNA)通过可变剪接产生M1和M2型两种丙酮酸激酶异构体,2种异构体的选择性表达决定肿瘤细胞的代谢表型,改变肿瘤细胞的增殖和生长。因此,调控丙酮酸激酶可变剪接,对于控制肿瘤细胞的生长代谢十分重要。研究发现,核不均一核糖核蛋白(hnRNP)A1/A2及多聚嘧啶结合蛋白(PTB,又称hnRNPⅠ)具有调控丙酮酸激酶前mRNA可变剪接的作用,并且致癌转录因子c-Myc与hnRNP A1/A2及PTB在肿瘤细胞中的过表达密切相关。我们结合相关研究进展,简要综述丙酮酸激酶可变剪接调控机制。     

M2型丙酮酸激酶与肿瘤自噬

M2型丙酮酸激酶(M2 isoform pyruvate kinase, PKM2)是糖酵解途径的关键酶。PKM2在多种肿瘤中高表达,且与肿瘤发生发展密切相关。自噬(autophagy)是一个溶酶体依赖的胞内降解过程。自噬通过对肿瘤细胞葡萄糖摄取、糖酵解途径进行调控,从而影响肿瘤的生物学行为。近年来的研究逐步揭示,PKM2与肿瘤自噬之间可相互调控,PKM2可影响肿瘤自噬的发生和结果,自噬可影响PKM2的活性和蛋白量,且二者的相互作用与病人总体生存率密切相关。这些发现将为针对PKM2及自噬的肿瘤临床治疗带来新的思路。     

《分子细胞》：多聚嘧啶串结合蛋白研究进展

来自武汉大学生命科学学院,加州大学圣地亚哥分校的研究人员采用CLIP—seq技术。在基因组水平认识了可变剪接调控蛋白PTB（多聚嘧啶串结合蛋白）结合靶标pre—mRNA的特征,揭示出该蛋白通过结合在pre-mRNA的不同位置而对可变外显子的剪接实行正负双向调控的机制,从而打破了已写入教科书的、认为PTB是可变剪接抑制蛋白的传统观念。这一研究成果公布在《分子细胞》（Molecular Cell）封面上。     

SRp38基因研究进展

SR蛋白在前体mRNA可变剪接调控中发挥重要作用。可变剪接调节因子SRp38作为一种新近发现的具有神经及生殖组织特异性的SR蛋白,有典型的SR蛋白结构特征并能够调控GluR-B、TRK-C以及NCAML1等基因的可变剪接,但与其他SR蛋白不一致的是,SRp38可以在一定条件下(有丝分裂M期,热休克)抑制前体mRNA剪接,从而防止错误剪接的出现。SRp38的RRM结构域可以识别特殊的RNA序列并跟U1snRNP结合,而其RS结构域则参与调控前体mRNA剪接。SRp38的磷酸化状态可以影响其调控功能的发挥,在有丝分裂M期及热休克时,该蛋白质均呈去磷酸化状态。SRp38在爪蟾胚胎神经发育过程中发挥作用并且可以同TLS(translocation liposarcoma)蛋白相互作用,提示其可能通过调节前体mRNA可变剪接在神经系统的发育分化以及在肿瘤的发生中扮演角色。     

神经胶质瘤中前体mRNA可变剪接研究进展

胶质瘤是最常见的脑肿瘤,前体mRNA可变剪接可能在不同类型胶质瘤的发生、恶化以及侵入中发挥作用.参与调控胶质瘤中前体mRNA可变剪接的因素包括顺式元件如内含子剪接抑制序列(ISS)、外显子剪接抑制序列(ESS)等,反式因子包括SRp55、SC35、SF2/ASF、PTB等剪接调节因子.近期的研究进展发现,有多种与胶质瘤相关的基因受到可变剪接的调控,包括肿瘤抑制因子、肿瘤促进因子、酶、受体、离子通道等.因此,研究胶质瘤中的前体mRNA可变剪接将有利于深入了解胶质瘤发生的分子机制、有利于为胶质瘤的早期诊断和治疗提供新的潜在靶点.     

选择性剪接调控蛋白PTB及同源蛋白的研究进展

选择性剪接(alternative splicing)是指一个前体m RNA通过选择不同的剪接位点组合产生多个可编码功能相似或相反的m RNA剪接异构体过程。多聚嘧啶结合蛋白(polypyrimidine tract-binding protein,PTB)作为一种剪接调控因子,它主要结合新生m RNA而抑制剪接发生。剪接调控的紊乱可导致肿瘤以及多种疾病的发生。本文详细阐述选择性剪接调控蛋白PTB及其同源蛋白的结构特征及选择性剪接与临床疾病的相关性的研究进展,从基因转录调控水平对疾病发生、发展以及预后有更深入的了解和认识,在许多疾病的研究中具有重要的应用前景。     

M2型丙酮酸激酶的功能及调节

糖酵解可以为机体迅速提供能量,有氧糖酵解更是肿瘤代谢的主要方式。丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)是糖酵解途径的限速酶,存在4种类型,其中M2型PK(PKM2)分布最广泛,功能最重要。PKM2具有激酶催化活性,可以异位至线粒体影响细胞生存,进入细胞核后可以调控基因表达,可以作为肿瘤诊断的指标、治疗的靶点和预后的参考。对PKM2功能及其调节机制的了解,可以为疾病的诊断和治疗提供新思路。     

PKM2促进肿瘤发展的作用机制研究

为了分析丙酮酸激酶M2型（pyruvate kinase M2,PKM2）在不同肿瘤中的表达情况及其与肿瘤患者临床预后的关系,并探索PKM2对肿瘤细胞增殖和迁移的影响及其作用机制,用TCGA数据库和免疫印迹分析了33种肿瘤中PKM2的表达情况,探索了PKM2与不同肿瘤患者预后的关系。在肺癌细胞系中过表达PKM2,利用CCK8和Transwell方法分析PKM2对肺癌细胞增殖和迁移能力的影响。利用免疫印迹检测不同肿瘤细胞中过表达和敲低PKM2对热休克蛋白90α（Hsp90α）分泌的影响以及上皮-间质转化（epithelial-mesenchgmal transition,EMT）相关蛋白的变化。TCGA数据分析显示,PKM2在包括乳腺癌、肺癌等15种肿瘤中高表达,且9种肿瘤中PKM2的高表达与肿瘤的预后具有显著相关性。在肺癌细胞中过表达PKM2后,肺癌细胞的增殖和迁移能力显著增强。过表达PKM2能够显著增加乳腺癌和肺癌中Hsp90α的分泌。敲低PKM2能够抑制N-钙黏蛋白（N-cadhesion）和波形蛋白（Vimentin）的表达,促进E-钙黏蛋白（E-cadhesion）的表达。研究结果表明,PKM2在多种肿瘤中高表达且与肿瘤预后显著相关,能够通过影响Hsp90α的分泌以及上皮-间质转化相关蛋白的表达从而促进肿瘤的进展。PKM2有望成为潜在的广谱肿瘤标志物和治疗靶点。     

PKM2在肿瘤形成中的作用及其活性调节

肿瘤细胞利用有氧糖酵解将葡萄糖转变为细胞代谢及增殖所需的物质,如核苷酸、氨基酸和脂质等,并产生ATP。丙酮酸激酶是糖酵解途径中的限速酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸。其四种同工酶之一PKM2(pyruvate kinase M2),由四个亚基组成,有单体、二聚体及四聚体等多种存在形式。其中,PKM2四聚体活性最强,能促进葡萄糖通过氧化磷酸化彻底氧化分解生成ATP,而其二聚体则促进Warburg效应,即葡萄糖的有氧酵解。两者之间的平衡在肿瘤形成中起到了很重要的作用,同时也受到一系列因子的调控。该文就PKM2在肿瘤代谢中的作用及其活性调节作一介绍。     

内皮细胞的M2型丙酮酸激酶有助于维持血管完整性

丙酮酸激酶(pyruvate kinase,PK)是细胞内催化糖酵解的关键酶,其中M2型丙酮酸激酶(PKM2)在增殖能力强的细胞特别是癌细胞中高表达,因此成为临床上肿瘤治疗的一个新靶点。然而,全身应用PKM2抑制剂对于其他细胞如血管内皮细胞是否存在副作用尚不清楚。     

PKM2和Notch1在结直肠癌中的研究进展

研究表明, M2型丙酮酸激酶(pyruvate kinase M2, PKM2)和Notch1在结直肠癌组织中高表达,且与结直肠癌的发生、发展有一定的关系;其表达水平亦与肿瘤的化、放疗效果有关,严重影响患者预后,是目前结直肠癌治疗和研究的关键靶点。PKM2主要通过调节癌细胞代谢及基因转录,促进癌细胞外泌体分泌,并在某些lncRNAs的调节下发挥促癌作用,可作为结直肠癌的辅助诊断指标。Notch1可在mi RNAs以及自噬的调节下发挥促癌作用,且可通过促进上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)促进结直肠癌转移。此外,PKM2和Notch1在结直肠癌中的作用与Wnt/β-连环蛋白(β-catenin)信号通路有联系,但两者之间是否有相关性,目前尚不明确。本文主要就PKM2和Notch1在结直肠癌中的研究进展进行探讨,以期为结直肠癌的靶向治疗研究提供新思路。     

可变剪接调控因子SRSF2的研究进展

RNA剪接是指从mRNA前体中去除内含子、连接外显子形成成熟mRNA的过程。由于选择不同的剪接位点,可变剪接控制着从单一前体mRNA生成多种成熟mRNA的过程,因此是真核生物中转录后调控基因表达和决定蛋白质多样性的重要层次。SR蛋白家族是参与调控可变剪接的一类重要的剪接因子。SRSF2是SR蛋白家族的一员,具有经典的SR蛋白结构域。SRSF2不仅能够调控可变剪接,还能调控基因的转录过程,在维持胸腺、骨髓等造血系统的正常发育以及维持肝脏代谢稳态中是非常关键的调控因子。大量的研究表明:SRSF2的突变与骨髓增生异常综合征等造血系统疾病密切相关。本文总结了SRSF2最近的研究进展,以期对SRSF2在体内的功能有更全面和深入的理解,并为相关疾病的研究和治疗提供一定的思路。     

SRp38基因在小鼠视网膜细胞中的表达以及对GluR-B小基因可变剪接的调控

SR蛋白在前体mRNA可变剪接调控中发挥重要作用.SRp38作为一种新近发现的具有神经及生殖组织特异性的SR蛋白,能够调控一些在神经组织中起重要作用的基因(如GluR-B,Trk-C,NCAML1等)的前体mRNA可变剪接,同时还可以在有丝分裂M期及热休克时抑制前体mRNA剪接的发生.利用Western blot以及免疫组织化学方法研究了SRp38蛋白在小鼠视网膜中的表达以及分布情况,结果显示,SRp38蛋白在视网膜中的表达具有区域特异性,在外网层、内核层、内网层以及节细胞层中均有表达,而在外核层无表达.对分离培养的小鼠视网膜细胞进行免疫双标记分析的结果表明,SRp38蛋白在视杆-双极细胞的胞体、轴突、树突中表达.通过瞬时共转染以及RT_PCR分析,发现在R28细胞中,SRp38过表达可以促进GluR-B小基囚Flip亚型的剪接.结果提示SRp38蛋白可能通过调控小鼠视网膜内前体mRNA可变剪接、进而在小鼠视网膜功能中发挥重要作用.     

PKM2调控肿瘤细胞代谢的研究进展

肿瘤细胞代谢的最重要特征是消耗大量的糖并产生乳酸。M2-型丙酮酸激酶2(PKM2)在这种代谢表型中发挥决定性的作用,体内外实验均发现PKM2的过表达可明显增强Warburg效应,促进肿瘤生长。然而关于PKM2调节肿瘤细胞代谢的机制仍然不是很清楚。当前的研究也提出了一些新颖的PKM2调节肿瘤代谢的观点。在总结当前认识的同时,提出一些本领域的未来可能的研究方向,重点突出肿瘤细胞中关于PKM2活性和特异性的争议,并对PKM2潜在的治疗策略进行讨论。     

剪接因子PTBP1生物学功能研究进展

多聚嘧啶区结合蛋白1 (polypyrimidine tract-binding protein 1,PTBP1)是一种常见的RNA结合蛋白,在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用.PTBP1的一个主要功能是作为剪接因子(splicing factor, SF).它通过结合靶基因前体mRNA的特定序列,选择性地剪接外显子...     

RNA结合蛋白Sam68及其功能

细胞通过基因表达调控来应对外界刺激,其中影响mRNA稳定性及翻译效率的转录后调控发挥重要作用。RNA结合蛋白(RNA binding proteins, RBPs)是介导转录后调控的重要分子,Sam68（SRC associated in mitosis of 68 kD）是集信号转导特性与RNA激活功能于一身的RNA结合蛋白,参与转录、可变剪接及核输出等mRNA 的代谢过程,且Sam68可通过信号通路参与细胞应答、细胞周期调控和疾病发生等。最新研究表明,Sam68可通过非编码RNAs(noncoding RNA, ncRNAs)参与表观遗传、转录与转录后调控。本文在介绍Sam68结构和转录后修饰的基础上,着重讨论Sam68在信号转导、可变剪接、ncRNAs代谢、疾病发生等方面的最新研究进展。     

多聚嘧啶区结合蛋白1通过调控基因的可变剪接促进胆管癌细胞的生长、迁移及侵袭能力

胆管癌是一种起病隐匿、侵袭性强、致死率高的原发性恶性肿瘤。多聚嘧啶区结合蛋白1(polypyrimidine tract-binding protein 1, PTBP1)已被报道,在多种类型肿瘤组织中异常高表达并参与癌症进展,但其在胆管癌中的作用仍未见报道。该研究旨在探讨PTBP1在胆管癌中的生物学功能,并初步解析其分子机制。本文利用公开的癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据,分析了胆管癌及癌旁组织中的PTBP1 mRNA表达水平。结果显示,PTBP1在胆管癌组织中的表达水平显著高于癌旁组织(P < 0.05)。随后,在胆管癌细胞系RBE和HuH28中,通过CCK-8和细胞平板克隆实验,评价了PTBP1对胆管癌细胞生长能力的影响。结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的生长(P < 0.01),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的生长(P < 0.001)。Transwell和Invasion实验结果显示,过表达PTBP1可显著促进胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001),而敲低PTBP1显著抑制胆管癌细胞的迁移和侵袭(P < 0.001)。转录物组测序和通路富集分析结果显示,在胆管癌细胞中,敲低PTBP1后上调表达的基因显著富集于p53信号通路;而下调表达的基因显著富集于胆固醇代谢、Rho GTPase和TGF-β等信号通路。基于上述转录物组测序数据,本文还分析发现,敲低PTBP1可导致一系列基因发生异常的mRNA可变剪接事件,例如参与TGF-β调控的TGIF1及与p53活性相关的GNAS基因等。综上所述,PTBP1可能通过调控一系列基因的可变剪接而影响多个癌症相关的信号通路,从而促进胆管癌的进展。     

雄激素缺乏对高脂高胆固醇饲喂小型猪肝mRNA可变剪接的影响

目的通过分析高脂高胆固醇饲喂的不去势(SHAM)、去势(CAS)和去势+睾酮处理(CAS+T)小型猪肝表达谱,探讨雄激素缺乏对高脂高胆固醇饲喂小型猪肝mRNA可变剪接(alternative splicing,AS)的影响。方法利用转录组测序(RNA-Seq)技术对SHAM、CAS和CAS+T小型猪肝表达谱进行测序,使用Top Hat软件筛选三组小型猪肝中差异AS基因,并对三组样本中共有的差异AS基因进行基因注释和代谢通路富集分析。结果(1)去势和睾酮处理能够引起高脂高胆固醇饲喂小型猪肝mRNA可变剪接发生变化;(2)SHAM vs.CAS和CAS+T vs.CAS之间有113个共有差异AS基因,其中包括AGPAT6、NR1H4、PPARD和GK等糖脂代谢有关基因;(3)GO和KEGG分析结果表明,上述113个差异AS基因主要参与脂肪酸代谢、甘油酯代谢、葡萄糖反应以及脂肪细胞因子信号等生物学过程和通路。结论雄激素缺乏可导致高脂高胆固醇饲喂小型猪肝mRNA可变剪接发生改变,并且可能通过调控肝糖脂代谢进而影响高脂诱导的脂肪肝发病。     

Mondo蛋白在肿瘤相关代谢中的研究进展

转录因子Mondo蛋白家族包括MondoA和ChREBP(MondoB)两个家族成员,是葡萄糖介导的基因转录调控的关键调控因子,可直接调控糖酵解和脂肪酸生成相关基因的表达,在细胞代谢与能量平衡中发挥重要作用。细胞代谢改变是肿瘤的重要特征之一,为肿瘤细胞生长及恶性进展创造了有利条件。近年来,研究发现,Mondo蛋白在肿瘤细胞糖酵解、脂肪酸合成和谷氨酰胺利用等代谢通路中发挥着重要作用,而且Mondo蛋白调控肿瘤细胞的代谢,其在肿瘤细胞生长、增殖和侵袭等过程中的作用值得肿瘤研究者关注。因此,更好地认识Mondo蛋白调控肿瘤细胞代谢的机制,将为癌症的治疗提供新的方向。本文对Mondo蛋白家族成员的分子特征、表达调控、组织特异性功能及其在肿瘤代谢重编程和细胞增殖中的最新研究进行综述,为肿瘤的防治提供新思路。     

胸苷酸合成酶表达调控的分子机制

胸苷酸合成酶(thymidylate synthase,TS)是生物体内催化胸苷酸合成所必需的酶．多年来一直作为肿瘤化疗的重要靶酶。对TS基因调控机制的研究表明：基因扩增、转录、翻译和翻译后过程都参与了TS表达的调控。先前的研究表明：TS可与自身的mRNA结合形成TS-mRNA复合物,使mRNA翻译受阻,5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil,5-FU)等抗代谢药物可与TS蛋白结合,结合后的复合物不能与TS mRNA作用,导致体内TS的表达升高,是肿瘤细胞产生抗药性的重要分子机制之一。现对TS基因表达调控研究进展、翻译调控与抗药性产生的分子机制进行综述。