M2型丙酮酸激酶在腫瘤代謝和發展中的作用

朱 珠，陳 敏，張曉琦，楊 燕，鄒曉平

(南京醫科大學 鼓樓醫院 消化內科，江蘇 南京 210008)

正常細胞在氧氣充足的條件下會通過葡萄糖的有氧氧化來獲得能量，但1920 年，德國生化專家Warburg首次報道肝癌細胞糖酵解活性較正常肝細胞明顯增強，進一步研究表明即使在氧充足條件下惡性腫瘤細胞糖酵解代謝同樣明顯活躍，腫瘤細胞這種活躍的有氧糖酵解代謝特性被稱為“Warburg 效應”[1]。最初，人們認為有氧糖酵解是由于腫瘤的呼吸鏈的損傷(線粒體的損傷)。然而，之后的研究表明，腫瘤細胞中線粒體損傷比較罕見[2- 3]。在某些情況下，腫瘤細胞可以轉換成線粒體呼吸供能[4]。

丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)是糖酵解通路中最后一個限速酶，催化磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate，PEP)去磷酸化，產生丙酮酸和ATP。PK在哺乳動物中存在4種亞型：PKL，在肝臟和腎臟中表達；PKR，在紅細胞中表達； PKM1，主要表達在骨骼肌和腦組織中；PKM2，主要表達于胚胎組織以及高增殖細胞，尤其是腫瘤細胞中[5]。近年來，隨著腫瘤代謝機制的深入研究，關于PKM2的研究成為一個熱點，其范圍從胞質的糖酵解酶擴展至作為蛋白激酶參與基因表達的調控，大量研究證實PKM2 與腫瘤的發生發展密切相關，使得PKM2成為腫瘤治療的一個潛在靶點[6]。

1 PKM2的生物學特性

1.1 PKM2 的結構特征

PKM2和其他3種同工酶之間最顯著的區別是，PKM2在體內可以3種形式存在，單體、二聚體和四聚體。在正常細胞中，PKM2主要為高活性的四聚體形式，但在腫瘤細胞中主要為低活性的二聚體形式。腫瘤細胞中PKM2可以單體形式移位至細胞核，調控細胞周期進展及Warburg效應[7]。……