CT23通过调节H6PD表达影响磷酸戊糖途径调控肝细胞癌细胞凋亡

目的:探讨癌-睾丸抗原23(CT23)参与磷酸戊糖途径(PPP)调控,促进肝细胞癌(HCC)细胞凋亡的分子机制。方法:通过全转录组测序、葡萄糖消耗检测、乳酸生成分析、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)生成检测、活性氧(ROS)生成分析和线粒体示踪等方法探讨CT23与PPP的关系;蛋白质印记法(western blotting)及实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测敲低CT23的HCC细胞中已糖-6-磷酸脱氢酶(H6PD)表达量变化,TUNEL法分析细胞凋亡。结果:CT23与PPP有关;与control组相比,shCT23组HCC细胞葡萄糖消耗减少,乳酸生成水平降低,NADPH生成水平降低,ROS水平升高,细胞凋亡增加,H6PD mRNA水平降低,H6PD蛋白水平降低(均P<0.05);电镜下细胞形态发生变化并伴随线粒体损伤;与shCT23组相比,shCT23+H6PDOE组HCC细胞H6PD蛋白水平升高,葡萄糖消耗增多,乳酸生成水平升高,NADPH生成水平升高,细胞凋亡减少(均P<0.05)。结论:CT23通过H6PD增强PPP促进HCC细胞凋亡。

植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的研究进展

戊糖磷酸途径是植物体中糖代谢的重要途径,主要生理功能是产生供还原性生物合成需要的NADPH,可供核酸代谢的磷酸戊糖以及一些中间产物可参与氨基酸合成和脂肪酸合成等。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是戊糖磷酸途径的两个关键酶,广泛的分布于高等植物的胞质和质体中。本文综述了植物戊糖磷酸途径及其两个关键酶的分子生物学的研究进展,讨论了该途径在植物生长发育和环境胁迫应答中的作用。

高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的不同进化起源

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶是植物戊糖磷酸途径中的两个关键酶。在克隆了水稻质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因OsG6PDH2和质体6-磷酸葡萄糖脱氢酶基因Os6PGDH2基础上,分析比较了水稻胞质和质体葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因的基因结构、表达特性和进化地位。结合双子叶模式植物拟南芥两种酶基因的分析结果,认为高等植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因在进化方式上截然不同,葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的胞质基因与动物和真菌等真核生物具有共同的祖先;6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的胞质酶和质体酶基因都起源于原核生物的内共生。讨论了植物葡萄糖-6-磷酸脱氢酶与6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因可能的进化模式,为高等植物及质体的进化起源提供了新的资料。

家蚕微孢子虫6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因Nb6PGDH的克隆及表达特征分析

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)是戊糖磷酸途径的限速酶,参与生物体内递氢体NADPH的产生。通过检索微孢子虫数据库获得家蚕微孢子虫6PGDH基因序列,以家蚕微孢子虫镇江株基因组为模板,设计特异性引物成功克隆了该基因,命名为Nb6PGDH,并对该基因进行序列特征和表达特征分析,为了解6PGDH基因在微孢子虫生长发育过程中的功能提供有用信息。克隆得到的序列全长1 374 bp,包含一个完整的ORF,编码457个氨基酸;与Gen Bank数据库中家蚕微孢子虫6PGDH基因长度相同,相似度为99. 42%,其中8个碱基存在差异,编码的3个氨基酸发生改变。生物信息学分析表明Nb6PGDH蛋白没有信号肽,无跨膜结构域,分子质量为51. 8 k D,等电点5. 83,存在38个磷酸化位点和2个N-糖基化位点。实时荧光定量PCR分析结果表明,家蚕微孢子虫感染家蚕后2~168 h,中肠组织中Nb6PGDH基因都有所表达,且表达水平在生长发育过程中发生变化,说明Nb6PGDH基因在家蚕微孢子虫增殖发育过程中具有一定的生理功能。

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在肿瘤中作用的研究进展

肿瘤的发生是一个复杂的动态过程,能量及代谢的改变是肿瘤的基本特征之一。代谢的重新编程满足了肿瘤细胞快速增殖的能量及生物合成需求。以葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)为限速酶的磷酸戊糖途径(PPP)是葡萄糖代谢的重要分支之一,并在肿瘤的核苷酸、脂质等生物的合成及维持氧化还原的动态平衡中起着至关重要的作用,但对G6PD在肿瘤中作用的总结和认识还有待进一步加强。本文通过总结肿瘤中G6PD主要参与的代谢改变及与G6PD表达、活性相关的信号通路的研究成果,发现靶向G6PD不仅可以抑制肿瘤细胞的快速发展,还能增强肿瘤对其他化疗药物及放疗的敏感性。

二氢硫辛酰转乙酰基酶通过乙酰化磷酸葡糖酸脱氢酶促进核酸合成

丙酮酸脱氢酶复合物(pyruvate dehydrogenase complex,PDC)是位于线粒体内的多酶复合物,催化丙酮酸不可逆地氧化脱羧转为乙酰辅酶A,二氢硫辛酰转乙酰基酶(dihydrolipoyl acetyltransferase,DLAT)是PDC的1个亚基。PDC在细胞线粒体呼吸中发挥关键作用。但是DLAT在核酸合成中的作用仍不清楚。在本研究中,首先利用GEO数据库、Oncomine数据库和人类蛋白质图谱数据库分析发现,DLAT在肺癌组织中的表达明显高于癌旁组织(P=0.0002),并且高表达DLAT的病人有较短的生存期(HR=1.47,logrank P=4e-09)。因此推测,DLAT在肿瘤生长中发挥关键作用。进而本文构建了敲低DLAT的肺癌细胞系,并用免疫印迹结果验证了DLAT敲低效果。进一步的研究发现,敲低DLAT将降低戊糖磷酸途径第3个酶磷酸葡糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGD)的乙酰化水平,进而降低6PGD酶活性,从而导致核酸合成受阻(P<0.01),最终抑制肺癌细胞增殖(P<0.01)。机制研究发现,DLAT通过乙酰化6PGD而使其酶活性增强,进而提高核酸合成,从而达到促进肺癌细胞增殖的作用。综上所述,本研究为DLAT作为潜在的靶点,为药物开发和临床肺癌的治疗提供了新的思路。

糖尿病患者外周血白细胞磷酸戊糖途径代谢与呼吸爆发的关系

目的观察2型糖尿病患者外周血白细胞磷酸戊糖途径(PPP)关键酶———葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)活性、还原型辅酶Ⅱ(NADPH)产量及呼吸爆发功能的变化,探讨糖尿病患者易感染的可能机制。方法检测2型糖尿病患者外周血白细胞G6PD活性、NADPH含量,并通过检测白细胞活性氧(ROS)产量观察其呼吸爆发功能,研究白细胞外不同浓度糖环境对细胞呼吸爆发功能的影响。结果与正常人比较,糖尿病患者外周血白细胞G6PD活性、NADPH产量及ROS含量均明显降低。结论血糖控制不良引起糖尿病患者白细胞内PPP途径代谢紊乱,G6PD活性下降从而导致其白细胞呼吸爆发功能障碍,这可能是糖尿病患者易于感染的主要原因之一。

磷酸戊糖途径的调节对红豆杉细胞生长及紫杉醇合成的影响

在正常的红豆杉细胞悬浮培养过程 ,葡萄糖 - 6-磷酸脱氢酶 (G6PDH)活性的变化趋势与生物量的基本相似。而在chitosan处理的细胞中G6PDH活性升高而生物量下降。 1 0 0mg .L- 1 chitosan和 5 0 0mg .L- 1 chitosan均对细胞G6PDH具有诱导作用 ,且后者的诱导强度较前者的高。乙二醇双 2 氨基乙基醚四乙酸 (EGTA)的加入降低chitosan对细胞G6PDH的诱导程度 ,显示chitosan对G6PDH的诱导需要Ca2 +的参与。谷胱甘肽 (GHS)的处理可反馈抑制chitosan对细胞G6PDH的诱导。通过分析调节后G6PDH的各种活性与细胞中紫杉醇产量的关系 ,认为采用合适的处理方法调节磷酸戊糖途径 。

磷酸戊糖途径与肿瘤代谢的研究进展

肿瘤是一种代谢性疾病,2010年Warburg教授重新定义了肿瘤细胞代谢的十大特征,其中就包括了异常代谢[1]。随着对肿瘤研究的深入,肿瘤细胞的代谢在肿瘤发生、发展的过程中发挥越来越重要的作用,肿瘤细胞的代谢具有明显的异质性,这可能与肿瘤细胞独特的生存环境有关。

小麦根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力和产量的关系分析

【目的】在黄淮平原典型农田氮肥减施条件下,探索决定小麦根系活力的关键脱氢酶种类及酶活性变化及其对籽粒产量的影响。【方法】采用大田试验方式,运用裂区设计,主处理为施氮量,设0(N0),135(N1),157.5(N2),180(N3),202.5(N4),225(N5)kg·hm^(-2) 6个施氮水平,副处理为半冬性品种矮抗58和周麦27号。对小麦越冬期、返青期、拔节期、挑旗抽穗期、灌浆期和蜡熟期根中异柠檬酸脱氢酶(NADP-ICDH)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、戊糖磷酸途径总脱氢酶(G6PDH+6PGDH)活性与根系活力(改良TTC法)和产量间的关系进行分析。【结果】小麦关键生育时期根系活力呈"高-低-高-低"变化,NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性变化均表现为先上升后下降的趋势,灌浆后活性变化不明显。越冬前后,不同施氮处理间根中NADP-脱氢酶系统关键酶活性表现为不施氮处理(N0)大于施氮处理(N1—N5);拔节—抽穗期,NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力均表现为施氮处理(N1—N5)显著高于不施氮(N0)处理,随着施氮水平逐步降低不同酶活性随之降低,与N5处理相比,N4处理NADP-ICDH和NADP-ME的活性未达显著水平,同时(G6PDH+6PGDH)活性和根系活力降幅最少。施氮量显著影响小麦籽粒产量及其构成因素,与不施氮处理(N0)相比,施氮处理(N1—N5)下的单位面积成穗数、穗粒数显著提高。综合两年度产量平均值可知,N5处理下籽粒产量最高,达9 238.02 kg·hm^(-2),N4处理次之,较N5处理仅下降0.3%且差异未达显著水平。进一步分析表明,不同生育时期根中NADP-ICDH、NADP-ME与(G6PDH+6PGDH)三者之间呈显著或极显著正相关关系;NADP-脱氢酶系统关键酶活性与根系活力呈正相关关系,其中生育中、后期达显著或极显著水平;根系活力及NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与产量呈显著或极显著正相关关系。通径分析表明,两年度NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性在拔节期和挑旗抽穗期对产量有较大的正向作用;挑旗抽穗期根系活力对产量的直接作用较小,但其通过NADP-ME和戊糖磷酸途径总脱氢酶(G6PDH+6PGDH)活性对产量所产生的间接正向作用较大,因而根系活力对产量的影响达极显著水平。【结论】本试验条件下,综合考虑NADP-脱氢酶系统关键酶活性和根系活力变化及籽粒产量表现,黄淮平原麦田施氮水平由N5减至N4水平当是最佳选择。NADP-ICDH,NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性与采用改良TTC法测定的"根系活力"密切相关,其中NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)活性对根系活力影响最大,实践中可通过分子育种手段和有效栽培措施实现NADP-ME和(G6PDH+6PGDH)在根中的高表达以提高小麦根系活力。

调节己糖磷酸途径提高被孢霉花生四烯酸产量

研究了己糖单磷酸途径在被孢霉生产花生四烯酸中的作用 .对被孢霉中己糖单磷酸途径的关键酶———葡萄糖 6 磷酸脱氢酶 (G6PDH)活性的变化与生物量、油脂和花生四烯酸合成的关系进行了分析 ,结果表明在被孢霉发酵生产花生四烯酸的过程中 ,G6PDH活性的变化与生物量、总油脂产量、花生四烯酸含量及产量成正相关 .利用 0 .8g/L谷氨酸对G6PDH进行正调节 ,可进一步提高被孢霉生物量、总油脂产量、花生四烯酸含量及产量 .

清燥救肺汤对肺癌磷酸戊糖能量代谢途径的关键酶G6PD活性及其调控因子的影响

目的:观察清燥救肺汤对肺癌磷酸戊糖能量代谢途径6-磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)活性及其调控因子的影响,探讨其机制。方法:50只雄性C57BL6J小鼠,通过随机分组,分为模型组、环磷酰胺组、清燥救肺汤高、中、低剂量组,每组10只。右腋下注射Lewis肺癌细胞建立肺癌荷瘤模型,清燥救肺汤高、中、低剂量组分别以11,5.5,2.8 g·kg^-1·d^-1造模前2周开始灌胃给药,环磷酰胺组以50 mg·kg^-1·(2 d)-1腹腔注射给药,模型组以等体积生理盐水灌胃给药,接种后继续给药2周后处死各组小鼠并取瘤组织,酶联免疫吸附测定(ELISA)检测G6PD活性及小鼠活性氧(ROS)含量;实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)检测癌组织中还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶亚基单位gp91phox和p22phox mRNA的表达。结果:与模型组比较,清燥救肺汤高、中、低剂量组及环磷酰胺组G6PD活性明显降低(P<0.05,P<0.01);清燥救肺汤高、中、低剂量组及环磷酰胺组ROS含量,NADPH氧化酶亚基单位gp91phox,p22phox mRNA表达显著降低(P<0.01)。结论:清燥救肺汤可能通过抑制NADPH氧化酶表达,减少ROS含量,抑制G6PD的表达,发挥抑制肺癌细胞能量代谢及细胞增殖的功效。

冬小麦lncRNA1808调控PPP限速酶(Ta6PGDH)抗寒应答研究

为探索lncRNA1808调控Ta6PGDH应答寒胁迫的机制,以冬小麦品种东农冬麦1号(Dn1)为材料,应用生物信息学分析了lncRNA1808和Ta6PGDH的生物学特性和功能,预测了lncRNA1808-Ta6PGDH互作关系和共表达趋势;应用real-time PCR鉴定小麦分蘖节和叶片的lncRNA1808和Ta6PGDH寒胁迫下表达谱变化。结果显示,lncRNA1808为lncRNA,不具备编码能力,富含稳定的茎环结构;lncRNA1808与Ta6PGDH的启动子序列含多种响应环境因子的顺式作用元件;预测lncRNA1808-Ta6PGDH互作并协同共表达;Dn1分蘖节和叶片的lncRNA1808和Ta6PGDH的表达谱与协同共表达分析一致,表达趋势上调。本研究初步揭示了冬小麦lncRNA1808调控PPP限速酶Ta6PGDH的抗寒应答机制。

金针菇戊糖磷酸途径的关键基因表达分析

生物细胞主要依靠戊糖磷酸途径(pentose phosphate pathway,PPP)产生还原力,该途径也是细胞内各种单糖分子相互转变和不同结构糖分子合成的重要方式。PPP途径能够在生物的不同生长发育或代谢活动中发挥重要的作用。本研究基于金针菇单核体菌株W23基因组数据,使用KEGG数据库注释了与金针菇PPP途径相关的22个基因。进一步结合生物信息学分析手段,研究了两个限速酶:葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(Glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase,G6PDH)与6-磷酸葡糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因结构,并利用金针菇不同发育时期的不同组织转录组数据,分析了这两个限速酶编码基因的表达模式。结果表明,两个基因编码蛋白均具有行使其功能的保守结构域,定位在细胞质中,包含多个磷酸化位点。G6PDH系统发育分析表明该基因较为保守,进化与物种分类地位相一致。基因g6pdh与6pgdh的表达量呈高度正相关(相关系数为0.99),两个基因在菌丝阶段的表达量均高于子实体阶段,并且在菌盖中表达量高于菌柄,显示了PPP途径在金针菇不同发育阶段的活跃程度。本研究能够为金针菇生长和发育过程研究提供理论参考。

敲低及过表达G6PD对肝癌细胞增殖和迁移的影响

目的研究在人肝癌细胞株PLC/PRF/5中,敲低及过表达G6PD对细胞株增殖、生长及迁移能力的影响。方法包装慢病毒颗粒,选用人肝癌细胞株PLC/PRF/5建立G6PD敲低及过表达稳转细胞株,通过PCR及Western blot检验过表达及敲低效果,利用建立好的细胞株进行功能实验:通过实时细胞分析系统(RTCA)记录细胞增殖及迁移曲线,EDU实验可直观显示处于DNA复制阶段的细胞比例,以克隆形成实验反映细胞的生长能力。结果在G6PD敲低株中,细胞的倍增时间较对照组延长,生长速率明显下降,EDU实验中处于增殖期细胞的比例较对照组下降43.2%,克隆形成率明显下调(P<0.05),敲低组的迁移速率亦明显降低,曲线分离显著;而在过表达株及其对照组两株细胞中,增殖、生长及迁移实验结果无明显差异。结论在肝癌细胞中降低G6PD的表达将抑制肝癌的增殖生长,为进一步研究肝癌的发生机制及治疗方案打下了基础。

利用代谢工程改善大肠杆菌的3-脱氢莽草酸生产

3-脱氢莽草酸是芳香族氨基酸合成代谢途径中的一种重要中间产物。除可作为一种高效的抗氧化剂,还可用于合成己二酸、香草醛等一些重要的化工产品,具有重要的应用价值。相关研究证明具有去酪氨酸反馈抑制的3-脱氧-D-阿拉伯庚酮糖-7-磷酸合成酶基因aroFFBR以及转酮醇酶基因tktA可以有效影响3-脱氢莽草酸的过量合成。通过增加aroFFBR和tktA串联过量表达的拷贝数,可使工程菌株在摇瓶发酵条件下3-脱氢莽草酸产量提高2.93倍。通过同源重组无痕基因敲除技术依次敲除出发菌大肠杆菌Escherichia coli AB2834的乳酸、乙酸、乙醇等副产物合成途径中的重要基因ldhA、ackA-pta和adhE,可使工程菌株的3-脱氢莽草酸产量进一步提高,达到了1.83 g/L,是初始出发菌株大肠杆菌E.coli AB2834产量的6.7倍。利用5 L发酵罐进行分批补料发酵,62 h后工程菌株3-脱氢莽草酸产量达到了25.48 g/L。本研究可为构建有应用前景的3-脱氢莽草酸生产菌株提供重要参考。

MUC1在HER2阳性乳腺癌发病中的作用及机制研究

目的·研究黏蛋白1(mucin 1,MUC1)在人类表皮生长因子受体2(human epidermal growth factor receptor 2,HER2)阳性乳腺癌发病中的作用及其调控的分子机制。方法·使用病毒感染技术构建MT2/MUC1诱导表达细胞株和MT2/Vec及MT2/CD过表达细胞株;采用蛋白质印迹法(Western blotting)检测过表达MUC1和MUC1-CD后6-磷酸葡萄糖脱氢酶(glucose-6-phosphate 1-dehydrogenase,G6PD)的蛋白质表达水平;通过细胞计数试剂盒8(cell counting kit-8,CCK-8)法、平板克隆形成实验、细胞划痕实验、Transwell迁移实验和肿瘤细胞成球实验,研究MUC1对HER2阳性乳腺癌细胞MT2增殖、克隆形成、迁移和成球的影响;使用GP6D的抑制剂6-AN抑制酶活性,CCK-8检测乳腺癌细胞增殖;采用GEPIA和Kaplan-Meier Plotter数据库分析HER2、MUC1和G6PD在乳腺癌中的表达及其对乳腺癌患者生存期的影响。结果·过表达MUC1或MUC1-CD促进HER2阳性乳腺癌细胞MT2的增殖、克隆形成、迁移和成球,并且提高G6PD的蛋白质表达水平。抑制G6PD活性显著降低MUC1和MUC1-CD诱导的细胞增殖。G6PD蛋白在乳腺癌组织中表达上调且与乳腺癌患者生存期缩短相关。结论·MUC1可能通过调控G6PD的表达促进HER2阳性乳腺癌的进程,提示抑制磷酸戊糖途径可能成为HER2阳性乳腺癌治疗的靶点。

芳香族氨基酸添加提高井冈霉素产量的研究

目的通过添加芳香族氨基酸促进井冈霉素生物合成起始单位的供应,提高其发酵产量。方法优化苯丙氨酸添加时间和浓度确定最优添加条件,分析前体代谢相关的酶活考察其影响机制。结果确定苯丙氨酸最佳添加条件为在发酵第24h添加0.1g/L。发现37℃时苯丙氨酸的添加提高了井冈霉素A产量,但在42℃条件下提高幅度大大降低。通过分析6-磷酸葡萄糖脱氢酶酶活,发现芳香族氨基酸添加并未影响其酶活。结论苯丙氨酸的添加能有效提高井冈霉素发酵产量近60%。苯丙氨酸的添加可能通过反馈抑制降低了戊糖磷酸途径中中间体的消耗,从而为井冈霉素合成提供了更加充足的7-磷酸景天庚酮糖。

T细胞糖代谢与类风湿关节炎

不同的淋巴细胞分型在RA中的功能不同，现已明确辅助性淋巴细胞（Helper T cells，Th）-1、Th17等T细胞在RA中的发病机制。糖代谢主要包括有氧氧化、糖酵解、磷酸戊糖途径，其代谢过程不仅可以为细胞新陈代谢提供能量和原料，而且其中间产物也参与信号通路的传导。肿瘤细胞利用Warburg效应满足其高能量代谢需求，T细胞被激活，几种糖酵解的关键酶快速转录表达，包括三磷酸甘油醛脱氢酶、葡萄糖磷酸异构酶、二磷酸果糖酶、烯醇酶、和磷酸果糖激酶2/果糖-2，6-二磷酸酶（phosphofructokinase-2/fructose-2，6-bisphosphatase，PFKFB）。