Non-metabolic Function of PKM2 in the Progression of Lung Cancer and Pancreatic Cancer

貢獻的翻譯標題: 探討丙酮酸激酶M2之非代謝酵素功能在肺癌及胰臟癌進成中所扮演的角色

研究成果: 論文類型博士論文

摘要

代謝途徑的變異是癌細胞的重要指標之一,目前已知癌細胞並不需仰賴週遭氧氣濃度即產生有氧糖解作用 (aerobic glycolysis) 生成能量和大量乳酸 (lactate),又稱瓦伯格效應 (Warburg effect)。PKM2 (Pyruvate kinase M2;M2型丙酮酸激酶) 已知為糖解作用中重要的速率決定步驟之關鍵酵素,癌細胞可透過多種訊息傳遞途徑進而調控其酵素活性,已被證實在調控癌細胞之代謝變異中扮演重要的角色。然而,除了已知的醣代謝酵素活性調控之外,近年來許多文獻指出M2型丙酮酸激酶 (PKM2) 具有多種細胞核內非代謝功能 (nonmetabolic function),可做為一蛋白激酶 (protein kinase) 接受細胞生長訊息以磷酸化下游蛋白,促使癌細胞分裂並且抵抗環境壓力。
表皮細胞生長因子受器 (EGFR) 突變常被發現於非小細胞肺癌中,並開啟致癌的訊息傳遞路徑。表皮細胞生長因子受器酪胺酸激脢的抑制劑 (EGFR-TKI)已用於病人治療多年,但長期使用後常會造成抗藥性;開發抵抗藥物抗藥性的新方式是迫切必須的。本研究的第一部分,發現了細胞質中M2型丙酮酸激酶 (PKM2) 新穎的非代謝功能。在細胞質中,M2型丙酮酸激酶 (PKM2) 可作為一佐監護蛋白 (cochaperone) 透過與熱休克蛋白90 (heat shock protein 90; HSP90) 共同作用,以達到穩定表皮細胞生長因子受器 (EGFR) 的表現量;研究中也發現,細胞中主要是透過低酵素活性的二聚體 (dimeric) PKM2來達到穩定EGFR的表現,若給予細胞活化劑使PKM2成為四聚體 (tetramer),則會減短 EGFR蛋白的酵素半衰期,穩定效果大幅降低。在突變病人中也觀察到PKM2與EGFR表現量呈正相關,並且PKM2高表現會與造成較差病人的無疾病存活期 (disease free survival)。本研究發現了PKM2在細胞質中非代謝酵素的功能,同時也提供了對抗EGFR-TKI抗藥性的新策略。
另一方面,腫瘤的長大的過程中因為血管生成的缺乏,使得中心癌細胞處於缺乏葡萄糖 (glucose) 的環境,對於此環境造成的代謝壓力,癌細胞需要有其適應方式才能繼續存活。在本研究的第二部分,我們發現葡萄糖缺乏會促使細胞質中的PKM2 進入細胞核,增加癌幹細胞族群以對抗代謝壓力。當細胞缺乏葡萄糖時,會活化腺苷單磷酸活化蛋白激酶 (AMP-activated protein kinase; AMPK),透過 Ran (Ras-related nuclear protein) 將PKM2同時帶入細胞核中。細胞核中大量累積的PKM2蛋白會進一步與八聚體結合轉錄因4 (octamer-binding transcription factor 4; OCT4) 共同活化下游與癌幹細胞相關的基因表現。除此之外,動物實驗結果指出核內PKM2可促進癌細胞的轉移能力。本部分研究指出細胞質中的AMPK會協同PKM2進入細胞核以增加癌幹細胞族群,並進一步幫助癌細胞對抗葡萄糖缺乏誘發之代謝壓力。
有別於過去已知PKM2在細胞質中糖解作用的代謝酵素角色,本研究在不同細胞模式提供PKM2細胞質與細胞核中新穎之非代謝功能。透過了解此多樣的機制,能夠提供針對PKM2設計的抗癌藥物更全方面的思考。
貢獻的翻譯標題探討丙酮酸激酶M2之非代謝酵素功能在肺癌及胰臟癌進成中所扮演的角色
原文英語
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出版狀態已發佈 - 2017
對外發佈

Keywords

  • 表皮細胞生長因子受器
  • 丙酮酸激酶M2
  • 表皮細胞生長因子受器酪胺酸激酶的抑制劑
  • 癌幹細胞
  • 腺苷單磷酸活化蛋白激酶
  • 葡萄糖缺乏

指紋

深入研究「探討丙酮酸激酶M2之非代謝酵素功能在肺癌及胰臟癌進成中所扮演的角色」主題。共同形成了獨特的指紋。

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