PDHA1

葡萄糖、脂肪酸和氨基酸是生物体的三大碳源物质，是我们人体最重要也是最基本的物质与能量的来源，并调节了诸多生物学功能。然而，在日常生活中，三大碳源并非一直都很丰富，在许多条件下，例如在餐后数小时后或进餐之前，血糖以及组织中的葡萄糖水平都会显著地下降——这是十分常见的生理现象。尽管有糖原分解、糖异生等方式来补充葡萄糖，但这些过程至多保证机体血糖不会过低，从而防止出现低血糖等危及生命的状态，却不能完全阻止体内糖的短缺。因此，在面对血糖水平下降时，机体从主要利用葡萄糖到利用其它营养物的转变过程，就显得十分关键了。 从上世纪50年代起，以George F Cahill Jr等为代表的先驱们，逐步揭示了饥饿条件下，机体能够动员所储存的脂肪（如脂肪组织里的甘油三酯）和蛋白质（如肌肉里的肌纤维），并利用被动员的脂肪酸、氨基酸进入线粒体中的三羧酸循环而被氧化，来弥补葡萄糖短缺的现象，从而初步揭示了三大碳源物质之间，尤其是脂肪酸和氨基酸作为葡萄糖的替代碳源的利用与转化的规律。 后续的研究进一步从分子水平揭示了以AMPK为代表的代谢稳态维持的核心蛋白，能够在葡萄糖水平下降的情况下，通过磷酸化脂肪酸合成的关键酶ACC（acetyl-CoA carboxylase），来抑制脂肪酸的合成，并促进更多的脂肪酸被氧化。而在氨基酸方面，AMPK能够抑制机体里另一个合成代谢的“主管”——mTORC1，阻止mTORC1所介导的蛋白质的合成，从而为机体保留更多的游离氨基酸以维持它们的氧化。 除mTORC1以外，AMPK也能通过自噬作用以促进蛋白质的水解，从而产生更多的游离氨基酸。在游离氨基酸中，又以谷氨酰胺和丙氨酸最为关键，尤其是前者，不但是血液循环中最为丰富的氨基酸（在饥饿时占到了体内游离氨基酸的50%以上），同时也是机体动员、释放的氨基酸最终进入血液循环并被如肝脏等器官氧化利用之前所必需被转化成的氨基酸种类（例如，肌肉动员的支链氨基酸大部分通过转氨等途径转化为谷氨酰胺，再进入血液被利用），可谓是牵一发而动全身（图1）。然而，谷氨酰胺的氧化利用本身是如何被促进的，却一直不清楚。 图1 饥饿条件下，谷氨酰胺作为替代碳源参与代谢 （TCA：三羧酸循环；BCAA：支链氨基酸；GNG：糖异生；OAA：草酰乙酸；Pyr：丙酮酸） 6月19日，林圣彩课题组在Cell Research发表了题为“AMPK targets PDZD8 to trigger carbon source shift from glucose to glutamine”的文章，阐述了促进谷氨酰胺代谢的机制。他们发现，在低葡萄糖条件下，AMPK能够通过磷酸化一个新底物——PDZD8（PDZ domain-containing protein 8），促进机体对谷氨酰胺这一关键氨基酸的氧化利用。从而“补全”了AMPK促进氨基酸作为葡萄糖的一类替代碳源的机制的拼图。 林圣彩课题组长期以来致力于营养物质的感知与AMPK的激活机制的研究，他们先前发现了细胞感知葡萄糖水平下降，并激活AMPK的溶酶体通路，也发现了该通路如何与其它通路协作，介导在低葡萄糖条件下mTORC1的抑制的机制。 在此基础上，他们开始在体内、在动物水平上，分析机体对氨基酸和脂肪酸的利用。他们选择了通过稳定同位素标记的谷氨酰胺和棕榈酸（是用于检测脂肪酸氧化的代表之一）来进行实验，借此仔细地跟踪了不同的饥饿时长下，谷氨酰胺和棕榈酸的利用。他们惊奇地发现，小鼠饥饿时，机体对谷氨酰胺的利用显著早于棕榈酸，表现在饥饿8小时亦即血糖刚下降不久时，标记的谷氨酰胺进入线粒体和三羧酸循环并被氧化的量就明显增多，而棕榈酸氧化的增多则需要在饥饿12小时以上才能被观察到。这一现象也存在于体外培养的细胞中。重要的是，不仅仅是棕榈酸的氧化的增加需要通过AMPK来介导，谷氨酰胺氧化增加的本身也是完全依赖于AMPK的，这说明，AMPK能够通过一种未知的机制，促进谷氨酰胺的氧化。 作者们于是尝试解析这一机制。他们回忆起了2019年发表在Cell Research（https://doi.org/10.1038/s41422-019-0163-6）的文章，在这篇文章中他们报道了一个现象：葡萄糖水平下降以后的细胞中的线粒体更倾向于结合在内质网上，形成更多的MAM（mitochondria-associated membranes）结构，这表现在直接通过亚细胞分离（subcellular fractionation）的方法对细胞的膜结构进行纯化，所得到MAM组分，或者说MAM的“产量”明显增加，而不和内质网相互作用的、纯的线粒体的产量则显著降低。 鉴于MAM对于线粒体的活力十分重要，作者们进一步对该现象进行了分析，发现低糖条件下，MAM组分的增加是依赖于AMPK的，并通过进一步用特异性地识别AMPK的磷酸化底物的抗体进行分析，确定了MAM组分中含有AMPK的底物。 在此基础上，通过用此抗体对AMPK的底物进行富集，并辅助以蛋白质谱进行鉴定，他们发现了12个定位在MAM的，在低糖时被磷酸化的蛋白质。其中有3个——PDZD8、RMDN3和PDHA1，被进一步验证为AMPK的底物（其中PDHA1已被报道为AMPK的底物）。通过分别敲除这三个基因，他们发现仅有PDZD8的敲除，能够阻止低糖所促进的谷氨酰胺氧化。 进一步的探究发现了PDZD8被AMPK磷酸化的位点是其第527位的苏氨酸（T527），且在PDZD8敲除的细胞或者小鼠的肌肉中回补PDZD8-T527A突变体、阻断了AMPK对PDZD8的磷酸化以后，能够起到类似于PDZD8敲除以后的、阻止低糖所促进的谷氨酰胺氧化的作用。作者们还发现，PDZD8-T527A既不会反过来影响AMPK的激活，也不会影响AMPK对脂肪酸氧化的促进，这说明PDZD8是一个类比于ACC的、专门负责谷氨酰胺氧化这一功能的、AMPK的底物。 作者还探究了PDZD8被AMPK磷酸化后，促进谷氨酰胺利用的机制。他们发现，在葡萄糖饥饿的细胞中，谷氨酰胺氧化的限速酶GLS1（glutaminase 1）的活力明显提高，并且高度依赖于AMPK对PDZD8的磷酸化。进一步的研究表明，AMPK对PDZD8的磷酸化能够促进后者的变构，使之加强与GLS1的相互作用，而这一相互作用显著地促进了GLS1的活力。在体外，把已经被AMPK磷酸化过的PDZD8蛋白与GLS1蛋白直接混合，就能够提升GLS1的活力。而突变了能够介导PDZD8与GLS1相互作用的氨基酸，就如同PDZD8-T527A一样，失去了激活GLS1乃至于饥饿时所加强的谷氨酰胺利用的作用。由此，作者们解析出了一条AMPK-PDZD8-GLS1的通路，通过该通路，机体能够在缺乏葡萄糖的条件下，动用谷氨酰胺以弥补葡萄糖缺乏所造成的影响（图2）。 图2 AMPK通过PDZD8，促进GLS1和谷氨酰胺的代谢 作者们还将AMPK-PDZD8-GLS1促进谷氨酰胺代谢的通路与AMPK-ACC促进脂肪氧化的通路进行了比较，对后者动用脂肪酸的速度比前者动用谷氨酰胺的速度更加迟缓的现象做出了初步的解释。与AMPK-PDZD8-GLS1直接作用于线粒体的谷氨酰胺氧化不同，AMPK-ACC对脂肪酸氧化的促进是间接的：需要AMPK磷酸化并抑制ACC足够长的时间才能使得ACC的产物malonyl-CoA的水平下降到一定的水平，才能解除malonyl-CoA对线粒体脂肪酸氧化的抑制作用，才能够提升脂肪酸氧化的水平。 而这一点在低糖条件下，溶酶体通路所介导的AMPK激活中更甚：此时AMPK的激活具有很强的区域性（集中在溶酶体上），且只能磷酸化并抑制定位在细胞质里的ACC1亚型，通过细胞质内整体的malonyl-CoA水平的缓慢下降，传导到线粒体附近，最终促进脂肪酸的氧化。相比之下，如果通过使用激动剂无差别地激活胞内所有的AMPK，并在ACC1的基础上，同时引起定位在线粒体表面的ACC2的磷酸化，就能够通过局部地降低线粒体附近的malonyl-CoA，大大加快脂肪酸氧化的速度，使之被提升的时间点提前到和谷氨酰胺差不多的程度。当然，优先利用谷氨酰胺本身可能还有其它的生理意义，如分解损坏和剩余的蛋白质可能是组织更新的重要一环，而脂肪则是为长期饥饿而储备的。 最后，作者还探究了AMPK-PDZD8-GLS1通路的生物学功能。有意思的是，该通路的缺乏并不影响低糖时细胞ATP的水平，这说明缺糖早期，细胞能够通过AMPK抑制蛋白合成等耗能的代谢途径，即使在没有谷氨酰胺氧化加强的条件下，有效地维持ATP的水平，直到缺糖后期脂肪酸氧化供能的加强。这也进一步暗示了谷氨酰胺氧化的加强可能有独特的生物学意义。作者们于是选择了LPS（lipopolysaccharides）所模拟的细菌急性感染的条件——该条件能够显著地降低血糖，且GLS1和谷氨酰胺的利用已被证明对于机体响应LPS，启动免疫反应至关重要。 在致死剂量LPS处理的条件下，他们确实观察AMPK-PDZD8-GLS1 信号传递轴可以维持巨噬细胞对促炎因子的分泌，促进炎症反应的发生，并引起小鼠更严重的死亡。而在巨噬细胞中导入不能磷酸化的PDZD8-T527A突变体，则显著降低了机体针对LPS的炎症反应。尽管由于LPS的特殊性和急性炎症的特点，加强谷氨酰胺的利用反而加大了LPS的致死性——这和诸多感染条件下所发生的炎症反应所起到的保护作用相悖，但上述表型至少说明了AMPK-PDZD8-GLS1通路在低糖条件下的重要生理功能，对不同的临床患者是否添补谷氨酰胺的水平将会起到指导作用。该表型也进一步激发起我们在未来，对更长的时间尺度下的低糖和AMPK激活条件，如卡路里限制等条件下，谷氨酰胺代谢的重要功能的猜想与兴趣。 总之，林圣彩课题组的发现解决了碳源代谢与调控方面的又一生物学重大机制，这一发现对我们认识机体维持代谢稳态与能量平衡，乃至未来对代谢紊乱的控制与“纠偏”，具有重要的启发意义。 该研究获得了科技部、基金委、福建省卫健委和厦门大学的多个基金项目的支持。河南大学基础医学院的王永亮老师为同位素标记与代谢流示踪提供了重要的技术支持，厦门大学生命科学学院李勤喜和江彬老师为GLS1活力的测量提供了重要的指导，韩家淮和吴剑锋老师指导并进行了炎症相关实验的分析，生物医学仪器共享平台的祝明霞、章赐雄、谢昌传、吴雅颖、徐哲妮、姚路明等多位老师为本项目所运用的代谢、蛋白质谱等实验手段贡献了重要的力量。 论文链接： https://doi.org/10.1038/s41422-024-00985-6 原文链接： https://life.xmu.edu.cn/info/1045/21021.htm 本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

引言 葡萄糖、脂肪酸和氨基酸是生物体的三大碳源物质，是我们人体最重要也是最基本的物质与能量的来源，并调节了诸多生物学功能。然而，在日常生活中，三大碳源并非一直都很丰富，在许多条件下，例如在餐后数小时后或进餐之前，血糖以及组织中的葡萄糖水平都会显著地下降——这是十分常见的生理现象。尽管有糖原分解、糖异生等方式来补充葡萄糖，但这些过程至多保证机体血糖不会过低，从而防止出现低血糖等危及生命的状态，却不能完全阻止体内糖的短缺。因此，在面对血糖水平下降时，机体从主要利用葡萄糖到利用其它营养物的转变过程，就显得十分关键了。 从上世纪50年代起，以George F Cahill Jr等为代表的先驱们，逐步揭示了饥饿条件下，机体能够动员所储存的脂肪（如脂肪组织里的甘油三酯）和蛋白质（如肌肉里的肌纤维），并利用被动员的脂肪酸、氨基酸进入线粒体中的三羧酸循环而被氧化，来弥补葡萄糖的短缺的现象，从而初步揭示了三大碳源物质之间，尤其是脂肪酸和氨基酸作为葡萄糖的替代碳源的利用与转化的规律【1】。后续的研究进一步从分子水平揭示了以AMPK为代表的代谢稳态维持的核心蛋白，能够在葡萄糖水平下降的情况下，通过磷酸化脂肪酸合成的关键酶ACC（acetyl-CoA carboxylase），来抑制脂肪酸的合成，并促进更多的脂肪酸被氧化【2】。而在氨基酸方面，AMPK能够抑制机体里另一个合成代谢的“主管”——mTORC1【3】，阻止mTORC1所介导的蛋白质的合成，从而为机体保留更多的游离氨基酸以维持它们的氧化【4】。除mTORC1以外，AMPK也能通过自噬作用以促进蛋白质的水解，从而产生更多的游离氨基酸【5】。在游离氨基酸中，又以谷氨酰胺和丙氨酸最为关键，尤其是前者，不但是血液循环中最为丰富的氨基酸（在饥饿时占到了体内游离氨基酸的50%以上），同时也是机体动员、释放的氨基酸最终进入血液循环并被如肝脏等器官氧化利用之前所必需被转化成的氨基酸种类（例如，肌肉动员的支链氨基酸大部分通过通过转氨等途径转化为谷氨酰胺，再进入血液被利用），可谓是牵一发而动全身。然而，谷氨酰胺的氧化利用本身是如何被促进的，却一直不清楚。 2024年6月19日，厦门大学的林圣彩课题组在Cell Research杂志发表了题为AMPK targets PDZD8 to trigger carbon source shift from glucose to glutamine的文章，阐述了促进谷氨酰胺代谢的机制。他们发现，在低葡萄糖条件下，AMPK能够通过磷酸化一个新底物——PDZD8（PDZ domain-containing protein 8），促进机体对谷氨酰胺这一关键氨基酸的氧化利用。从而“补全”了AMPK促进氨基酸作为葡萄糖的一类替代碳源的机制的拼图。 林圣彩课题组长期以来致力于营养物质的感知与AMPK的激活机制的研究，他们先前发现了细胞感知葡萄糖水平下降，并激活AMPK的溶酶体通路（林圣彩组Nature破解葡萄糖感受的新机制【6, 7】，也发现了该通路如何与其它通路协作，介导在低葡萄糖条件下mTORC1的抑制的机制（Cell Research丨林圣彩团队发现感知葡萄糖调控mTORC1的感受器和机制）【8, 9】。在此基础上，他们开始在体内、在动物水平上，分析机体对氨基酸和脂肪酸的利用。他们选择了通过稳定同位素标记的谷氨酰胺和棕榈酸（是用于检测脂肪酸氧化的代表之一）来进行实验，借此仔细地跟踪了不同的饥饿时长下，谷氨酰胺和棕榈酸的利用。他们惊奇地发现，小鼠饥饿时，机体对谷氨酰胺的利用显著早于棕榈酸，表现在饥饿8小时，亦即血糖刚下降不久时，标记的谷氨酰胺进入线粒体和三羧酸循环并被氧化的量就明显增多，而棕榈酸氧化的增多则需要在饥饿12小时以上才能被观察到。这一现象也存在于体外培养的细胞中。重要的是，不仅仅是棕榈酸的氧化的增加需要通过AMPK来介导，谷氨酰胺氧化增加的本身也是完全依赖于AMPK的，这说明，AMPK能够通过一种未知的机制，促进谷氨酰胺的氧化。 作者们于是尝试解析这一机制。他们回忆起了19年，也是在Cell Research上，他们发表的一篇文章（Cell Res封面丨 林圣彩团队全景式展示AMPK时空调控图谱）【10】。在这篇文章中他们无意中报道了一个现象：葡萄糖水平下降以后的细胞中的线粒体更倾向于结合在内质网上，形成更多的MAM（mitochondria-associated membranes，线粒体相关内质网膜）结构，这表现在直接通过亚细胞分离（subcellular fractionation）的方法对细胞的膜结构进行纯化，所得到MAM组分，或者说MAM的“产量”明显增加，而不和内质网相互作用的、纯的线粒体的产量则显著降低。鉴于MAM对于线粒体的活力十分重要，作者们进一步对该现象进行了分析，发现低糖条件下，MAM组分的增加是依赖于AMPK的，并通过进一步用特异性地识别AMPK的磷酸化底物的抗体进行分析，确定了MAM组分中含有AMPK的底物。在此基础上，通过用此抗体对AMPK的底物进行富集，并辅助以蛋白质谱进行鉴定，他们发现了12个定位在MAM的，在低糖时被磷酸化的蛋白质。其中有3个——PDZD8、RMDN3和PDHA1，被进一步验证为AMPK的底物（其中PDHA1已被报道为AMPK的底物【11】）。通过分别敲除这三个基因，他们发现仅有PDZD8的敲除，能够阻止低糖所促进的谷氨酰胺氧化。进一步的探究发现了PDZD8被AMPK磷酸化的位点是其第527位的苏氨酸（T527），且在PDZD8敲除的细胞或者小鼠的肌肉中回补PDZD8-T527A突变体、阻断了AMPK对PDZD8的磷酸化以后，能够起到类似于PDZD8敲除以后的、阻止低糖所促进的谷氨酰胺氧化的作用。作者们还发现，PDZD8-T527A既不会反过来影响AMPK的激活，也不会影响AMPK对脂肪酸氧化的促进，这说明PDZD8是一个类比于ACC的、专门负责谷氨酰胺氧化这一功能的、AMPK的底物。 作者还探究了PDZD8被AMPK磷酸化后，促进谷氨酰胺利用的机制。他们发现，在葡萄糖饥饿的细胞中，谷氨酰胺氧化的限速酶GLS1（glutaminase 1）的活力明显提高，并且高度依赖于AMPK对PDZD8的磷酸化。进一步的研究表明，AMPK对PDZD8的磷酸化能够促进后者的变构，使之加强与GLS1的相互作用，而这一相互作用显著地促进了GLS1的活力。在体外，把已经被AMPK磷酸化过的PDZD8蛋白与GLS1蛋白直接混合，就能够提升GLS1的活力。而突变了能够介导PDZD8与GLS1相互作用的氨基酸，就如同PDZD8-T527A一样，失去了激活GLS1乃至于饥饿时所加强的谷氨酰胺利用的作用。由此，作者们解析出了一条AMPK-PDZD8-GLS1的通路，通过该通路，机体能够在缺乏葡萄糖的条件下，动用谷氨酰胺以弥补葡萄糖缺乏所造成的影响。 AMPK通过PDZD8，促进GLS1和谷氨酰胺的代谢（Credit: Cell Research） 作者们还将AMPK-PDZD8-GLS1促进谷氨酰胺代谢的通路与AMPK-ACC促进脂肪氧化的通路进行了比较，对后者动用脂肪酸的速度比前者动用谷氨酰胺的速度更加迟缓的现象做出了初步的解释。与AMPK-PDZD8-GLS1直接作用于线粒体的谷氨酰胺氧化不同，AMPK-ACC对脂肪酸氧化的促进是间接的：需要AMPK磷酸化并抑制ACC足够长的时间才能使得ACC的产物malonyl-CoA的水平下降到一定的水平，才能解除malonyl-CoA对线粒体脂肪酸氧化的抑制作用，才能够提升脂肪酸氧化的水平。而这一点在低糖条件下，溶酶体通路所介导的AMPK激活中更甚：此时AMPK的激活具有很强的区域性（集中在溶酶体上），且只能磷酸化并抑制定位在细胞质里的ACC1亚型【10】，通过细胞质内整体的malonyl-CoA水平的缓慢下降，传导到线粒体附近，最终促进脂肪酸的氧化。相比之下，如果通过使用激动剂无差别地激活胞内所有的AMPK，并在ACC1的基础上，同时引起定位在线粒体表面的ACC2的磷酸化，就能够通过局部地降低线粒体附近的malonyl-CoA，大大加快脂肪酸氧化的速度，使之被提升的时间点提前到和谷氨酰胺差不多的程度。当然，优先利用谷氨酰胺本身可能还有其它的生理意义，如分解损坏和剩余的蛋白质可能是组织更新的重要一环，而脂肪则是为长期饥饿而储备的。 最后，作者还探究了AMPK-PDZD8-GLS1通路的生物学功能。有意思的是，该通路的缺乏并不影响低糖时细胞ATP的水平，这说明缺糖早期，细胞能够通过AMPK抑制蛋白合成等耗能的代谢途径，即使在没有谷氨酰胺氧化加强的条件下，有效地维持ATP的水平，直到缺糖后期脂肪酸氧化供能的加强。这也进一步暗示了谷氨酰胺氧化的加强可能有独特的生物学意义。作者们于是选择了LPS（lipopolysaccharides）所模拟的细菌急性感染的条件——该条件能够显著地降低血糖【12】，且GLS1和谷氨酰胺的利用已被证明对于机体响应LPS，启动免疫反应至关重要【13】。在致死剂量LPS处理的条件下，他们确实观察AMPK-PDZD8-GLS1 信号传递轴可以维持巨噬细胞对促炎因子的分泌，促进炎症反应的发生，并引起小鼠更严重的死亡。而在巨噬细胞中导入不能磷酸化的PDZD8-T527A突变体，则显著降低了机体针对LPS的炎症反应。尽管由于LPS的特殊性和急性炎症的特点，加强谷氨酰胺的利用反而加大了LPS的致死性——这和诸多感染条件下所发生的炎症反应所起到的保护作用相悖，但上述表型至少说明了AMPK-PDZD8-GLS1通路在低糖条件下的重要生理功能，对不同的临床患者是否添补谷氨酰胺的水平将会起到指导作用。该表型也进一步激发起我们在未来，对更长的时间尺度下的低糖和AMPK激活条件，如卡路里限制等条件下，谷氨酰胺代谢的重要功能的猜想与兴趣。 总之，林圣彩课题组的发现解决了碳源代谢与调控方面的又一生物学重大机制，这一发现对我们认识机体维持代谢稳态与能量平衡，乃至未来对代谢紊乱的控制与“纠偏”，具有重要的启发意义。 参考文献 1 Cahill GF, Jr. Fuel metabolism in starvation. Annu Rev Nutr 2006;26:1-22. 2 Davies SP, Sim AT, Hardie DG. Location and function of three sites phosphorylated on rat acetyl-CoA carboxylase by the AMP-activated protein kinase [Comparative Study Research Support, Non-U.S. Gov't] [in eng]. Eur J Biochem 1990;187:183-190. 3 Inoki K, Zhu T, Guan KL. TSC2 mediates cellular energy response to control cell growth and survival. Cell 2003;115:577-590. 4 Krause U, Bertrand L, Hue L. Control of p70 ribosomal protein S6 kinase and acetyl-CoA carboxylase by AMP-activated protein kinase and protein phosphatases in isolated hepatocytes. Eur J Biochem 2002;269:3751-3759. 5 Meley D, Bauvy C, Houben-Weerts JH et al. AMP-activated protein kinase and the regulation of autophagic proteolysis. The Journal of biological chemistry 2006;281:34870-34879. 6 Zhang CS, Hawley SA, Zong Y et al. Fructose-1,6-bisphosphate and aldolase mediate glucose sensing by AMPK. Nature 2017;548:112-116. 7 Li M, Zhang CS, Zong Y et al. 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导读：抗程序性死亡-1（anti-PD-1）免疫疗法在提高晚期黑色素瘤患者的生存率方面显示出有希望的表现，其疗效与程序性细胞死亡-配体1（PD-L1）表达密切相关。然而，低临床疗效和耐药性仍然是主要挑战。尽管从三羧酸（TCA）循环到糖酵解的代谢改变是癌细胞的标志，但越来越多的证据表明TCA循环在肿瘤发生和治疗中都起着关键作用。9月7日，来自中南大学湘雅医院的研究团队在《Journal for Immuno Therapy of Cancer》发表题为“Inhibition of TCA cycle improves the anti-PD-1 immunotherapy efficacy in melanoma cells via ATF3-mediated PD-L1 expression and glycolysis”的研究论文，研究证明了TCA循环在免疫检查点阻断中的作用，并为抗PD-1免疫治疗在黑色素瘤治疗中的作用提供了一种新的组合策略。https://jitc.bmj.com/content/11/9/e007146研究背景 01 代谢重编程是肿瘤的关键特征，不仅在肿瘤发展中起着至关重要的作用，而且在肿瘤免疫中也起着至关重要的作用。糖酵解和三羧酸（TCA）循环是肿瘤细胞代谢的两种主要代谢途径，它们对于为细胞提供能量至关重要。根据目前的研究，肿瘤细胞倾向于使用糖酵解，而线粒体功能失调，然而，研究还表明，TCA循环/氧化磷酸化（OXPHOS）在某些肿瘤中显著增加，例如黑色素瘤，乳腺癌。黑色素瘤细胞具有显著的代谢灵活性，从而产生高度恶性和对治疗的抵抗力。当受到代谢应激或药物治疗时，这些细胞的代谢从糖酵解转变为TCA循环，以维持肿瘤进展并逃避药物治疗。此外，黑色素瘤细胞通过糖酵解导致肿瘤微环境（TME）酸化，酸化的TME反过来增加黑色素瘤OXPHOS并抑制糖酵解，最终诱导抑制性免疫微环境。因此，靶向TCA循环是黑色素瘤治疗的新策略。然而，黑色素瘤中TCA循环的细节尚未完全阐明。抑制PDHA1和OGDH表达提高黑色素瘤细胞中PD-L1的表达 02 PD-L1在肿瘤细胞中的表达是影响抗PD-1免疫治疗疗效的关键因素，因此，我们通过同时敲低或用药物抑制剂（CPI613）治疗，研究了PDHA1和OGDH对PD-L1表达的影响。正如预期的那样，PDHA1和OGDH基因的抑制或药理学抑制导致黑色素瘤细胞中PD-L1 mRNA（图3A，B）以及蛋白质表达（图3C-F）上调。OGDH和PDHA1的联合干预上调黑色素瘤细胞中的PD-L1表达。鉴于PDH和OGDH是TCA循环启动和有效执行的关键酶，我们研究了PDHA1和OGDH抑制后黑色素瘤细胞的耗氧率变化。如图4A，B所示，降低PDHA1加OGDH表达或药理学抑制显著降低了基础OXPHOS，ATP产生和最大呼吸能力（图4A，B）。众所周知，TCA循环抑制诱导糖酵解通量的上调，并且已经证明增加糖酵解通量以提高PD-L1表达，因此，我们还测试了PDHA1和OGDH抑制后黑色素瘤细胞中的糖酵解。结果表明，抑制PDHA1和OGDH后，黑色素瘤细胞的糖酵解水平、糖酵解能力和糖酵解逆转显著升高（图4C，D），这表明TCA的抑制可能通过调节PD-L1使抗PD-1免疫治疗致敏。干预三羧酸循环可抑制黑色素瘤细胞中的氧化磷酸化和上调糖酵解。研究结果 03 综上所述，本研究结果揭示了TCA循环效应对糖酵解的新机制，以及抗PD-1免疫治疗、抑制PDHA1和OGDH或应用药理抑制剂（CPI613）通过AMPK-CREB-ATF1轴上调PD-L3表达、致敏抗PD-1免疫治疗的疗效（图6G），为提高抗PD-1临床疗效提供了有希望的策略。参考资料：https://jitc.bmj.com/content/11/9/e007146今年是COVID-19大流行趋于稳定后的第一年，人民生活逐渐走向正轨，经济也在缓慢但有力的复苏之中，而各抗体企业也依然在不断奋进、不断突破、不断超越，使抗体领域蓬勃发展，硕果累累。为促进抗体行业的交流与创新，2023年10月14-15日第六届金秋十月抗体产业发展大会如约而至。会议旨在为研究人员提供一个互动交流的平台，有助于推动抗体产业的进一步发展。会议内容时间：2023年10月14-15日地点：苏州（酒店定向通知）规模：600-800人主办单位：生物制品圈、抗体圈指导单位：康维讯生物、夏尔巴生物会议费用：免费FREE!（仅收取50元报名定金，含参会学习、茶歇、会议手册，定金概不退还），9月15日报名定金提高到100元，先到先得，报完即止，超过9月20日预登记将收取会议费！报名方式：扫描下方二维码或点击文章最底部“阅读原文”→ 填写表格 → 报名成功（报名志愿者，承担一定工作，请慎重考虑，免交定金）！组委会获得报名信息后，根据报名信息进行初筛，并进一步与报名者沟通确认，实现精准邀请。最终有机会进入大会微信群（严格审核通过）。日程安排更多嘉宾仍在邀请中。。。。。。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。