KRAS可直接调控己糖激酶影响肿瘤代谢

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2019-12-13] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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来自纽约大学医学院Mark R. Philips课题组发表了文章KRAS4A directly regulates hexokinase 1，发现KRAS4A能直接与己糖激酶1（hexokinase 1, HK1）结合，两个蛋白能共同定位于线粒体外膜上，对肿瘤细胞的糖代谢起到了重要的作用。

研究人员首先利用亲和纯化与质谱联用的方法鉴定出了NRAS的相互结合蛋白HK1、VDAC（voltage-dependent anion channel）以及ADP/ATP转位酶1。之后，通过免疫共沉淀实验，研究人员发现HK1确实能够和RAS蛋白结合，RAS蛋白不同变体和HK1之间的亲和性为KRAS4A > NRAS ≫ HRAS > KRAS4B。HK2（hexokinase 2）与HK1蛋白之间拥有73%的序列相似性，两者在结构上也非常相似，但免疫共沉淀实验显示，HK2仅仅能与KRAS4A结合。

翻译后修饰对于RAS蛋白在细胞内的转运非常重要，而对于KRAS4A来说，其180位半胱氨酸的棕榈酰化以及186位半胱氨酸的异戊烯化对于KRAS4A的定位非常关键。研究显示，点突变C180S抑制了其棕榈酰化之后，反而增强了KRAS4A和HK1以及HK2的结合；而 点突变C186S抑制了其异戊烯化后，则降低了KRAS4A和细胞内膜系统以及HK1和HK2之间的结合。

研究人员通过C180S点突变质粒进一步研究了KRAS4A和HK1之间的相互作用，结果表明它们能够共同定位在线粒体外膜上。HK1蛋白上76-206段蛋白序列是与KRAS4A相互作用的关键位置，而KRAS4A上的膜定位序列是其与HK1结合的关键结构域。

接下来，研究人员探究了HK1和HK2的激酶活性是否受到KRAS4A的影响。HK1的C端能够磷酸化葡萄糖，而其N端则提供了一种反馈抑制模式。与之不同的是，HK2则是包含有两个激酶活性结构域。研究表明，KRAS4A能够抑制HK1的变构调节效应，这是通过两个蛋白之间的相互作用来实现的。

最后，研究人员研究了KRAS4A对细胞代谢作用的影响。实验结果表明，KRAS4A和KRAS4B都能增强细胞对葡萄糖的摄取速率，不同的是，KRAS4A的效果时KRAS4B的两倍。同时，KRAS4A对细胞摄取葡萄糖的促进作用是通过HK1而不是HK2来实现的。另外，KRAS4A和KRAS4B在诱导下游MEK, ERK以及AKT等蛋白的磷酸化作用上是等效的，KRAS蛋白也不会增强HK1或者HK2的蛋白水平，这表明KRAS4A增强细胞的葡萄糖代谢不是通过MAPK和PI3K信号通路或者转录调控机制来实现的。

总之，本研究表明，KRAS4A蛋白能够和HK1共同定位于线粒体的外膜上，KRAS4A的两种翻译后修饰方式影响了它们之间的结合，而KRAS4A则通过对HK1别构反馈调节模式的抑制作用进而影响了细胞的葡萄糖代谢。