最新研究成果 | 清華藥學(xué)院陳立功課題組發(fā)文揭示細(xì)胞器糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在黑色素合成中的新機(jī)制
時(shí)間：2022-04-29 18:22:02學(xué)院：藥學(xué)院學(xué)校：清華大學(xué)
? ? 近日，清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功課題組在《Journal of Investigative Dermatology》在線發(fā)表了題為《質(zhì)子/糖類轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC45A2缺失增強(qiáng)黑色素體糖酵解代謝和促進(jìn)黑色素瘤遷移》（Ablation of H+/glucose Exporter SLC45A2 Enhances Melanosomal Glycolysis to Inhibit Melanin Biosynthesis and Promote Melanoma Metastasis）的研究論文，該研究首次發(fā)現(xiàn)抑制轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SLC45A2可以增強(qiáng)細(xì)胞中黑色素體內(nèi)糖酵解代謝，并且促進(jìn)了黑色素瘤的遷移。
? ? 在本研究中，Slc45a2 敲除及過表達(dá)的原代黑色素細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞模型來闡明 SLC45A2 在黑色素合成和黑色素瘤進(jìn)展中的作用。研究發(fā)現(xiàn)敲除 Slc45a2 的細(xì)胞通過酸化黑色素體 pH 來抑制酪氨酸酶的活性，從而導(dǎo)致黑色素合成受阻。通過同源建模分析和葡萄糖熒光類似物 2-NBDG 攝取實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) Slc45a2 的敲除除了酸化黑色素體 pH 外，還會(huì)增加糖類在黑色素體內(nèi)部的積累，說明 SLC45A2 在黑色素體膜上發(fā)揮著向外同向轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子和糖的作用。 通過 RNA-seq 和 ATAC-seq 等高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)細(xì)胞代謝層面進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)， 敲除 Slc45a2 增強(qiáng)了葡萄糖的糖酵解中關(guān)鍵基因的表達(dá)和染色質(zhì)開放程度，說明缺失 Slc45a2 的細(xì)胞具有較活躍的糖酵解能力。通過對(duì) 13C6-glucose 標(biāo)記的葡萄糖代謝流分析發(fā)現(xiàn)敲除 Slc45a2 的細(xì)胞內(nèi)部乳酸水平顯著升高，并且乳酸含量的累積加劇了黑色素體 pH 的酸化程度，從而抑制黑色素合成。 給予葡萄糖饑餓培養(yǎng)條件、 添加糖酵解抑制劑和敲低關(guān)鍵的糖代謝基因 Slc2a1 或 Ldha 都可以彌補(bǔ) Slc45a2 缺失導(dǎo)致的色素受阻。有趣的是，通過對(duì)分離的黑色素體進(jìn)行蛋白質(zhì)譜、代謝流分析、免疫熒光染色和酶活測(cè)定等發(fā)現(xiàn)，除細(xì)胞質(zhì)外，在敲除 Slc45a2 的黑色素體內(nèi)部也是糖酵解活躍發(fā)生的場(chǎng)所。另外， Slc45a2 缺失增加了細(xì)胞對(duì)葡萄糖饑餓的耐受性， PI3K-Akt 信號(hào)通路在敲除細(xì)胞中處于過度激活狀態(tài)， 并導(dǎo)致黑色素瘤細(xì)胞和 Braf/Pten/TyrCre 小鼠模型中的黑色素瘤轉(zhuǎn)移明顯加劇。該研究為治療Ⅳ型白化病和黑色素瘤乃至皮膚美白提供了新的治療途徑和策略！
? ? 《Journal of Investigative Dermatology》是皮膚病領(lǐng)域權(quán)威期刊。本論文通訊作者為清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功研究員，已畢業(yè)博士生劉燁和在讀博士生池文娜為共同第一作者，在讀博士生陶蕾、王國(guó)強(qiáng)、盛琳琳等為本論文合作作者。同時(shí)也感謝生命學(xué)院江鵬研究員和新加坡科技局A*Star范昊研究員對(duì)項(xiàng)目的幫助和合作，以及來自科技部、基金委和國(guó)家重大新藥創(chuàng)制專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持。
?
文章鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022202X22003013
?
圖1. 黑色素體的靶向代謝組學(xué)分析及糖酵解酶共定位染色和活性檢測(cè)
???? ? 在本研究中，Slc45a2 敲除及過表達(dá)的原代黑色素細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞模型來闡明 SLC45A2 在黑色素合成和黑色素瘤進(jìn)展中的作用。研究發(fā)現(xiàn)敲除 Slc45a2 的細(xì)胞通過酸化黑色素體 pH 來抑制酪氨酸酶的活性，從而導(dǎo)致黑色素合成受阻。通過同源建模分析和葡萄糖熒光類似物 2-NBDG 攝取實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) Slc45a2 的敲除除了酸化黑色素體 pH 外，還會(huì)增加糖類在黑色素體內(nèi)部的積累，說明 SLC45A2 在黑色素體膜上發(fā)揮著向外同向轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子和糖的作用。 通過 RNA-seq 和 ATAC-seq 等高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)細(xì)胞代謝層面進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)， 敲除 Slc45a2 增強(qiáng)了葡萄糖的糖酵解中關(guān)鍵基因的表達(dá)和染色質(zhì)開放程度，說明缺失 Slc45a2 的細(xì)胞具有較活躍的糖酵解能力。通過對(duì) 13C6-glucose 標(biāo)記的葡萄糖代謝流分析發(fā)現(xiàn)敲除 Slc45a2 的細(xì)胞內(nèi)部乳酸水平顯著升高，并且乳酸含量的累積加劇了黑色素體 pH 的酸化程度，從而抑制黑色素合成。 給予葡萄糖饑餓培養(yǎng)條件、 添加糖酵解抑制劑和敲低關(guān)鍵的糖代謝基因 Slc2a1 或 Ldha 都可以彌補(bǔ) Slc45a2 缺失導(dǎo)致的色素受阻。有趣的是，通過對(duì)分離的黑色素體進(jìn)行蛋白質(zhì)譜、代謝流分析、免疫熒光染色和酶活測(cè)定等發(fā)現(xiàn)，除細(xì)胞質(zhì)外，在敲除 Slc45a2 的黑色素體內(nèi)部也是糖酵解活躍發(fā)生的場(chǎng)所。另外， Slc45a2 缺失增加了細(xì)胞對(duì)葡萄糖饑餓的耐受性， PI3K-Akt 信號(hào)通路在敲除細(xì)胞中處于過度激活狀態(tài)， 并導(dǎo)致黑色素瘤細(xì)胞和 Braf/Pten/TyrCre 小鼠模型中的黑色素瘤轉(zhuǎn)移明顯加劇。該研究為治療Ⅳ型白化病和黑色素瘤乃至皮膚美白提供了新的治療途徑和策略！
?
圖2. 抑制Slc45a2增強(qiáng)黑色素體糖酵解代謝和促進(jìn)黑色素瘤遷移
?? ? 《Journal of Investigative Dermatology》是皮膚病領(lǐng)域權(quán)威期刊。本論文通訊作者為清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功研究員，已畢業(yè)博士生劉燁和在讀博士生池文娜為共同第一作者，在讀博士生陶蕾、王國(guó)強(qiáng)、盛琳琳等為本論文合作作者。同時(shí)也感謝生命學(xué)院江鵬研究員和新加坡科技局A*Star范昊研究員對(duì)項(xiàng)目的幫助和合作，以及來自科技部、基金委和國(guó)家重大新藥創(chuàng)制專項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)支持。
?
文章鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022202X22003013
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com