代谢网络稳态维系涵盖两大环节:一是具催化活性的代谢酶,二是代谢物分子稳态。我们一直围绕“α-KG相关代谢通路调控”开展研究工作,包括转氨途径和IDH相关通路,重点关注了α-KG通路相关代谢酶的蛋白翻译后修饰、代谢小分子参与表观遗传调控,发现上述两大环节调控异常与肿瘤发生发展密切相关。
主要发现:(1)代谢酶GOT2(天冬氨酸氨基转移酶)乙酰化修饰,影响GOT2与MDH2(苹果酸脱氢酶)蛋白结合状态,调控线粒体苹果酸-天冬氨酸穿梭通路系统效率,影响胰腺癌细胞细胞氧化-还原状态和肿瘤生长(EMBO J,2015)。(2)代谢酶IDH突变的致癌机制。IDH突变产生致癌代谢物2-羟基戊二酸(2-HG),2-HG在结构上α-KG类似,竞争性抑制以α-KG作为底物的双加氧酶,包括组蛋白去甲基化酶KDM和TET家族5-甲基胞嘧啶羟基化酶,改变表观遗传和下游基因转录,从而导致肿瘤发生(Cancer Cell,封面文章,2011)。候选人主要贡献在于:发现代谢酶IDH突变抑制DNA 去甲基化酶TET。(3)α-KG动态调控DNA去甲基化。小鼠体内,外源营养物质引起α-KG水平变化,动态调控DNA去甲基化酶TET活性,调控下游靶基因转录(Cell Research,2014)。
我们的研究首次报道,代谢物作为代谢酶催化反应的被动产物,可作为“信号分子”,调控表观遗传修饰和细胞信号传导,是维系细胞代谢网路“稳态”的一个重要环节