葡萄糖-6-磷酸脱氢酶在肿瘤中作用的研究进展
氧化应激,调控,调节,1G6PD与肿瘤密切相关,2肿瘤中G6PD的调控及作用,3G6PD可作为潜在的抗肿瘤治疗靶点,4总结
孙键,毛星星,龙圆圆,沙梦琪,刘喜平,陈艳*,黄佩*葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)作为磷酸戊糖途径(PPP)的关键酶,通过调节核糖-5-磷酸(R-5-P)和还原型辅酶Ⅱ(NADPH)的生成,在核苷酸和脂质的生物合成以及维持氧化还原的动态平衡中起着至关重要的作用。G6PD的活性在快速增殖的细胞中明显升高,适当增强G6PD表达可以延长转基因小鼠的寿命,严重的G6PD缺乏常导致胚胎发育缺陷甚至死亡[1-4]。现有研究表明,G6PD表达及活性异常不但与自噬、胰岛素抵抗、感染、炎症以及糖尿病、高血压等多种病理生理及疾病的发生、发展有关[5],也与肿瘤的发生、发展密切相关。本文总结了肿瘤中G6PD参与的代谢反应及与G6PD表达、活性相关的信号通路的研究成果,并对G6PD是否能作为潜在的抗肿瘤治疗靶点进行 了讨论。
1 G6PD与肿瘤密切相关
肿瘤的发生是一个动态而复杂的过程,能量及代谢的改变是肿瘤的基本特征之一[6]。正常细胞中,葡萄糖通过糖酵解生成丙酮酸,丙酮酸转化为乙酰辅酶A后,进入线粒体参与三羧酸循环(TCA)[7],最终通过氧化磷酸化生成三磷酸腺苷(ATP),同时也为脂质和非必需氨基酸的合成提供了中间代谢产物[8]。然而,肿瘤细胞对上述代谢途径进行了重新编程[9]。代谢的重新编程导致肿瘤细胞获得能量的主要方式变为有氧糖酵解(Warburg效应)[10]。葡萄糖在进入细胞后被己糖激酶磷酸化为葡萄糖-6-磷酸(G-6-P),并经过一系列反应生成丙酮酸,最终可通过糖酵解获得能量。大量的糖酵解代谢中间产物也促进了PPP,PPP包括氧化分支和非氧化分支。在PPP的氧化分支中,G-6-P被氧化代谢生成R-5-P和NADPH;在非氧化分支中,PPP则是以糖酵解代谢中间产物为原料进行可逆反应,其主要作用是生成R-5-P[11]。
G6PD作为PPP氧化分支的限速酶,参与调节R-5-P和NADPH的合成[11]。R-5-P不仅是核苷酸合成的重要成分,也是细胞内多种生物分子的合成前体,其中包括ATP、ADP、AMP、c-AMP、辅酶A、FAD、NAD(P)和NAD(P)H等。快速增殖的肿瘤细胞需要大量的R-5-P以维持其生长和生存所需的核苷酸及其他生物分子合成的需求。PPP的另一代谢产物,NADPH可以促进四氢叶酸(胸苷酸合成酶辅助因子)的生成及参与核苷酸还原酶的合成[12-13]。此外,脂质的合成同样也需要NADPH的参与,如胆固醇的合成等[14]。因此,G6PD调控R-5-P及NADPH的生成对于肿瘤细胞大分子物质的生物合成至关重要 ......
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