清華新聞網(wǎng)5月10日電 近日，清華大學(xué)藥學(xué)院陳立功課題組首次發(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。
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(guò)表達(dá)的原代黑色素細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞模型來(lái)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(guò)酸化黑色素體pH來(lái)抑制酪氨酸酶的活性，從而導(dǎo)致黑色素合成受阻（圖1）。通過(guò)同源建模分析和葡萄糖熒光類(lèi)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(lèi)在黑色素體內(nèi)部的積累，說(shuō)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(guò)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(kāi)放程度，說(shuō)明缺失Slc45a2的細(xì)胞具有較活躍的糖酵解能力。通過(guò)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(guò)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(guò)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?。▓D2）。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
上述研究在《皮膚學(xué)研究》（Journal of Investigative Dermatology）在線(xiàn)發(fā)表，標(biāo)題為《質(zhì)子/糖類(lèi)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 EnhancesMelanosomalGlycolysis to Inhibit Melanin Biosynthesis and Promote Melanoma Metastasis）。
《皮膚學(xué)研究》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2017級(jí)博士生池文娜為共同第一作者，2020級(jí)博士生陶蕾、2016級(jí)博士生王國(guó)強(qiáng)、2021級(jí)博士生盛琳琳等為本論文合作作者。清華大學(xué)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)目提供了重要幫助，科技部、基金委和國(guó)家重大新藥創(chuàng)制專(zhuān)項(xiàng)為研究提供了經(jīng)費(fèi)支持。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022202X22003013
供稿：藥學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂婷
