Komórki nowotworowe preferencyjnie wykorzystują glikolizę tlenową do dostarczania energii, a ta zmiana metaboliczna zmiana metaboliczna jest ważna dla wzrostu guza. Tutaj znaleźliśmy związek między supresorem nowotworu p53, czynnikiem transkrypcyjnym NF-kappaB i glikolizą. glikolizą. W pierwotnych komórkach hodowlanych pozbawionych p53, aktywność kinazy IKKalfa i IKKbeta oraz późniejsza aktywność NF-kappaB były zwiększone. Aktywacja NF-kappaB, przez utratę p53, spowodowała wzrost szybkości glikolizy tlenowej glikolizy tlenowej i regulację w górę Glut3. Transformacja komórek indukowana przez Ras i przyspieszenie glikolizy tlenowej w komórkach z niedoborem p53 były tłumione przy braku p65/NF-paB. Brak ekspresji p65/NF-kappaB i zostały przywrócone przez ekspresję GLUT3. Wykazano również, że inhibitor glikolizy zmniejszał zwiększoną aktywność IKK w komórkach z niedoborem p53. Co więcej, w komórkach z niedoborem p53 z ekspresją Ras aktywność IKK była tłumiona przez niedobór p65 i przywracana przez ekspresję GLUT3 ekspresję. Podsumowując, dane te wskazują, że p53 ogranicza aktywację aktywację szlaku IKK-NF-kappaB poprzez tłumienie glikolizy. Wyniki te sugerują, że istnieje pętla dodatniego sprzężenia zwrotnego, w której glikoliza napędza aktywację IKK-NF-kappaB i że hiperaktywacja tej pętli przez utratę p53 jest ważna w transformacji komórek indukowanej przez onkogeny. --- W przeciwieństwie do normalnych komórek ssaków, które wykorzystują tlen do generowania energii, komórki nowotworowe polegają na glikolizie i dlatego są mniej zależne od tlenu. My wcześniej zaobserwowaliśmy, że onkogenny czynnik transkrypcyjny c-Myc reguluje dehydrogenazę mleczanową A i indukuje nadprodukcję mleczanu. W związku z tym staraliśmy się ustalić, czy c-Myc kontroluje inne geny regulujące metabolizm glukozy. metabolizm glukozy. W fibroblastach Rat1a i wątrobach mysich z nadekspresją c-Myc, poziom mRNA poziomy mRNA transportera glukozy GLUT1, izomerazy fosfoglukozy, fosfofruktokinazy, dehydrogenazy gliceraldehydo-3-fosforanu, kinazy fosfoglicerynianowej i enolazy. c-Myc bezpośrednio transaktywuje geny kodujące GLUT1, fosfofruktokinazę i enolazę. GLUT1, fosfofruktokinazę i enolazę oraz zwiększa wychwyt glukozy w fibroblastach Rat1 fibroblastach. Badania jądrowe potwierdziły, że szybkość transkrypcji GLUT1 jest podwyższona przez c-Myc. Nasze odkrycia sugerują, że nadekspresja onkoproteiny c-Myc dereguluje glikolizę poprzez aktywację kilku składników szlaku metabolicznego glukozy. --- SIRT6 jest członkiem wysoce konserwatywnej rodziny deacetylaz zależnych od NAD(+) z różnymi rolami w metabolizmie, odporności na stres i długości życia. Myszy z niedoborem SIRT6 rozwijają się normalnie, ale wcześnie zapadają na śmiertelną hipoglikemię. w życiu; jednak mechanizm leżący u podstaw tej hipoglikemii pozostawał niejasny. Tutaj pokazujemy, że SIRT6 funkcjonuje jako deacetylaza histonu H3K9 do kontrolować ekspresję wielu genów glikolitycznych. W szczególności, SIRT6 wydaje się funkcjonować jako korepresor czynnika transkrypcyjnego Hif1alfa, krytycznego regulator odpowiedzi na stres odżywczy. Zgodnie z tym pojęciem, Komórki z niedoborem SIRT6 wykazują zwiększoną aktywność Hif1alfa i wykazują zwiększone wychwyt glukozy z regulacją glikolizy i zmniejszonym oddychaniem mitochondrialnym. oddychanie mitochondrialne. Nasze badania odkrywają rolę czynnika chromatynowego SIRT6 jako głównego regulatora homeostazy glukozy i mogą stanowić podstawę dla nowych terapeutycznych przeciwko chorobom metabolicznym, takim jak cukrzyca i otyłość. --- Komórki nowotworowe w przeważającej mierze wykorzystują glikolizę do produkcji ATP, nawet w obecności dużej ilości tlenu. obecności dużej ilości tlenu, środowiska, które normalnie skutkowałoby produkcją energii poprzez fosforylację oksydacyjną. Chociaż mechanizm molekularny dla tego metabolicznego przełączenia na glikolizę tlenową nie został w pełni wyjaśniony, jest prawdopodobne, że mitochondrialne uszkodzenie łańcucha transportu elektronów i wynikająca z tego i wynikająca z tego zwiększona produkcja reaktywnych form tlenu są znaczącymi siłami napędowymi. siły napędowe. W tym badaniu zbadaliśmy rolę czynnika transkrypcyjnego czynnika transkrypcyjnego Ets-1 w regulacji funkcji i metabolizmu mitochondriów. metabolizmu. Ets-1 był nadeksprymowany przy użyciu stabilnie inkorporowanego wektora ekspresyjnego indukowanego tetracykliną w linii komórkowej raka jajnika 2008, która nie wykazuje wykrywalnego podstawowego poziomu białka Ets-1. Analiza mikromacierzy analiza skutków nadekspresji Ets-1 w tych komórkach raka jajnika pokazuje, że Ets-1 reguluje w górę kluczowe enzymy zaangażowane w glikolizę i związane z nią metabolizm kwasów tłuszczowych i obronę antyoksydacyjną. W przeciwieństwie do tego, Ets-1 reguluje w dół geny zaangażowane w cykl kwasu cytrynowego, transport elektronów i białka mitochondrialne. Na poziomie funkcjonalnym odkryliśmy, że ekspresja Ets-1 jest bezpośrednio skorelowana z komórkowym zużyciem tlenu, przy czym zwiększona ekspresja powoduje zmniejszone zużycie tlenu. Nadekspresja Ets-1 spowodowała również zwiększoną wrażliwość na inhibitory glikolizy, a także zahamowanie wzrostu wzrost w środowisku hodowlanym pozbawionym glukozy. Łącznie nasze odkrycia pokazują, że Ets-1 jest zaangażowany w regulację metabolizmu komórkowego i na stres oksydacyjny w komórkach raka jajnika. --- Jako cecha charakterystyczna komórek nowotworowych, zmiany metaboliczne odgrywają kluczową rolę w rozwoju guza. rozwoju nowotworów i mogą być celem terapii nowotworów. Supresor nowotworu p53 odgrywa kluczową rolę w zapobieganiu nowotworom. Jako czynnik transkrypcyjny, p53 głównie wywiera swoją funkcję w hamowaniu nowotworów poprzez regulację transkrypcji genów docelowych w celu zainicjowania różnych odpowiedzi komórkowych. Zatrzymanie cyklu komórkowego, apoptoza i starzenie się są najbardziej dobrze poznanymi funkcjami p53 i są tradycyjnie akceptowane jako główne mechanizmy p53 w supresji nowotworów. Ostatnie badania ujawniły nową funkcję p53 w regulacji metabolizmu komórkowego. p53 reguluje mitochondrialną fosforylację oksydacyjną, glikolizę, metabolizm glutaminy, metabolizm lipidów i obronę antyoksydacyjną. Poprzez regulację tych procesów metabolicznych, p53 utrzymuje homeostazę metabolizm komórkowy i równowagę redoks w komórkach, co znacząco przyczynia się do do roli p53 jako supresora nowotworów. Dalsze zrozumienie roli i molekularnego mechanizmu p53 w metabolizmie komórkowym może prowadzić do identyfikacji nowych celów i opracowania nowych strategii terapii nowotworów. terapii nowotworów. --- Jądro miażdżyste jest bogatą w agrekan, beznaczyniową tkanką, która pozwala krążkowi międzykręgowemu wytrzymać obciążenia ściskające. krążka międzykręgowego na wytrzymywanie obciążeń ściskających. W dysku, komórki jądra miażdżystego jądra miażdżystego wyrażają czynnik indukowany hipoksją (HIF)-1alfa, czynnik transkrypcyjny, który reaguje na napięcie tlenowe i reguluje glikolizę. Celem niniejszego badania było zbadanie znaczenia HIF-1alfa w komórkach jądra miażdżystego szczura i zbadanie funkcji tego czynnika transkrypcyjnego w zakresie regulacji ekspresji genów agrekanu. ekspresji genu agrekanu. Stwierdziliśmy, że poziomy białka HIF-1alfa i stabilność mRNA były podobne przy 20 i 2% O(2); wystąpił niewielki, ale znaczący wzrost aktywności domeny transaktywacyjnej HIF-1alfa w warunkach niedotlenienia. W odniesieniu do w odniesieniu do genów docelowych HIF-1alfa GAPDH, GLUT-1 i GLUT-3, poziomy mRNA i białka były niezależne od napięcia tlenowego. Poza niewielkim wzrostem 6-fosfofrukto-2-kinazy/fruktozo-2,6-bifosfatazy, stan utlenienia nie zmieniał GAPH. stan oksemiczny nie zmieniał aktywności promotorów GAPDH, GLUT-1 i GLUT-3. Traktowanie komórek 2-deoksyglukozą (2-DG), inhibitorem glikolizy, skutkowało znaczące zahamowanie syntezy ATP w normoksji, podczas gdy leczenie inhibitorami mitochondriów inhibitorami mitochondriów nie wpłynęło na produkcję ATP i żywotność komórek. Jednak pomiar szybkości utleniania kwasów tłuszczowych wskazywał, że komórki te zawierały funkcjonujące mitochondria. komórki zawierały funkcjonujące mitochondria. Wreszcie, wykazaliśmy, że gdy HIF-1alfa został stłumiony, niezależnie od stanu oksemicznego, nastąpiła częściowa utrata ekspresji częściowa utrata ekspresji agrekanu i aktywności promotora. Ponadto, gdy komórki były traktowane 2-DG, nastąpiło zahamowanie aktywności promotora agrekanu. Wyniki tego badania wskazują, że niezależna od tlenu stabilizacja HIF-1alfa w komórkach jądra miażdżystego w komórkach jądra miażdżystego jest adaptacją metaboliczną, która napędza glikolizę i ekspresję agrekanu. ekspresję agrekanu. --- Czynnik indukowany hipoksją-1α (HIF-1α), który jest czynnikiem transkrypcyjnym, który zwiększa glikolizę w komórkach w odpowiedzi na niedotlenienie, jest indukowany w przerośniętych adipocytów w otyłości. Ostatnie badania wykazały, że czynniki wzrostu są w stanie indukować HIF-1α poprzez mechanizmy niezależne od hipoksji. Ponieważ podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów czynnik wzrostu fibroblastów (bFGF), czynnik angiogenny, jest skoncentrowany w rozrastającej się tkance tłuszczowej tkanki tłuszczowej, zbadano możliwy wpływ bFGF na regulację HIF-1α w adipocytach. zbadano. Leczenie zróżnicowanych adipocytów 3T3-L1 indukowanym bFGF HIF-1α. Jednocześnie transporter glukozy 1 (GLUT1), który jest docelowym genem HIF-1α, był indukowany zarówno na poziomie mRNA, jak i białka i został przeniesiony do błony plazmatycznej. Test immunoprecypitacji chromatyny i badanie interferencji RNA wykazały, że indukowany przez bFGF HIF-1α bezpośrednio reguluje w górę GLUT1. Ponadto Ponadto zaobserwowano, że bFGF zwiększa produkcję mleczanu w adipocytach. Wynik ten wskazuje, że bFGF przeprogramowuje metabolizm w kierunku glikolizy. Dootrzewnowe wstrzyknięcie bFGF myszom zwiększyło regulację HIF-1α i GLUT1 w tkankach tłuszczowych, sugerując, że tkankach tłuszczowych, co sugeruje, że bFGF reguluje metabolizm adipocytów poprzez regulację HIF-1α-GLUT1 in vivo. Stwierdziliśmy również, że bFGF hamuje indukowaną insuliną fosforylację substratu receptora insuliny-1 i Akt, co sugeruje, że bFGF osłabia sygnał insuliny w adipocytach. Podsumowując razem, odkrycia sugerują, że bFGF ma szkodliwy wpływ na rozwój cukrzycy typu 2 poprzez przeprogramowanie metabolizmu i osłabienie sygnału insulinowego. sygnału insulinowego. --- Hepatocytowy czynnik jądrowy 4alfa (HNF4alfa) odgrywa kluczową rolę w regulacji ekspresji wielu genów niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania wątroby, jelit, nerek i wysepek trzustkowych. Mutacja nonsensowna (Q268X) w eksonie 7 genu genu HNF4alfa jest odpowiedzialna za autosomalną dominującą, wczesną postać cukrzycy insulinoniezależnej (cukrzyca młodzieńcza z początkiem dojrzewania; gen o nazwie MODY1). Chociaż przewiduje się, że mutacja ta usuwa 187 aminokwasów C-końcowych aminokwasów białka HNF4alfa, mechanizm molekularny, za pomocą którego powoduje ona cukrzycę, jest nieznany. cukrzycę jest nieznany. Aby temu zaradzić, najpierw zbadaliśmy właściwości funkcjonalne zmutowanego białka MODY1. Wykazaliśmy, że utraciło ono swoją aktywność transkrypcyjną aktywność transkrypcyjną, nie dimeryzuje i nie wiąże DNA, co sugeruje, że fenotyp MODY1 jest spowodowany utratą funkcji HNF4alfa. Efekt utraty funkcji na ekspresję genów docelowych HNF4alfa badano dalej w embrionalnych komórkach macierzystych, które są podatne na manipulacje genetyczne i mogą być indukowane do tworzenia endodermy trzewnej. Ponieważ endoderma trzewna ma wiele wspólnych właściwości z wątrobą i komórkami beta trzustki, w tym ekspresję genów genów transportu i metabolizmu glukozy, oferuje idealny system do zbadać zależną od HNF4 regulację genów w homeostazie glukozy. Wykorzystując ten system zidentyfikowaliśmy kilka genów kodujących składniki zależnego od glukozy szlaku wydzielania insuliny, którego ekspresja jest zależna od HNF4alfa. Należą do nich transporter glukozy 2 oraz enzymy glikolityczne aldolaza B i dehydrogenaza gliceraldehydo-3-fosforanowa oraz wątrobowa kinaza pirogronianowa. kinaza pirogronianowa. Ponadto stwierdziliśmy, że ekspresja białek wiążących kwasy tłuszczowe białka i komórkowe białko wiążące retinol są również regulowane w dół w braku HNF4alfa. Dane te dostarczają bezpośrednich dowodów na to, że HNF4alfa jest krytyczny dla regulacji transportu glukozy i glikolizy, a czyniąc to jest kluczowe dla utrzymania homeostazy glukozy. --- CRP (białko receptora cAMP), globalny regulator genów dla źródła węgla przy braku glukozy, jest najlepiej zbadanym prokariotycznym czynnikiem transkrypcyjnym. czynnikiem transkrypcyjnym. Łącznie 195 docelowych promotorów w genomie Escherichia coli zaproponowano, aby znajdowały się pod kontrolą CRP związanego z cAMP. Przy użyciu nowo opracowanego systemu przesiewowego Genomic SELEX sekwencji wiążących czynnik transkrypcyjny zidentyfikowaliśmy co najmniej 254 miejsca wiążące CRP. miejsc wiążących CRP. Opierając się na ich lokalizacji w genomie E. coli, przewidujemy w sumie co najmniej co najmniej 183 nowych operonów docelowych regulacji, łącznie ze 195 dotychczas znane cele, osiągając minimum 378 promotorów jako cele regulacji cAMP-CRP. Wszystkie promotory wybrane z nowo zidentyfikowanych i zbadane przy użyciu testu reporterowego lacZ okazały się być pod kontrolą kontrolą CRP, co wskazuje, że badanie Genomic SELEX pozwoliło zidentyfikować cele CRP z dużą dokładnością. celów CRP z wysoką dokładnością. Na podstawie funkcji nowych genów docelowych genów docelowych, doszliśmy do wniosku, że CRP odgrywa kluczową rolę regulacyjną w procesach od selektywnego transportu źródeł węgla, glikolizy-glukoneogenezy glikoliza-glukoneogeneza, aż po metabolizmy zachodzące po glikolizie, w tym cykl kwasów (TCA), szlak dehydrogenazy pirogronianowej (PDH) i oddychanie tlenowe. Jednym z unikalnych trybów regulacji jest to, że pojedyncza i ta sama cząsteczka CRP związana w regionach międzygenowych często reguluje oba rozbieżnie transkrybowane operony. operonów. --- Koncepcja, zgodnie z którą rak inwazyjny jest związany ze zwiększonym poziomem reaktywnych reaktywnych form tlenu (ROS) generowanych przez mitochondria jest zgodna z mechanizmem sygnalizacyjnym mechanizmem sygnalizacyjnym, w którym pośredniczą ROS. Gdy guz rośnie, napotyka niekorzystne mikrośrodowiska mikrośrodowiska, z których jednym jest niski poziom tlenu (hipoksja), który selekcjonuje komórki nowotworowe o cechach komórki nowotworowe o cechach zwiększonej inwazyjności. Niedotlenione środowiska wybierają komórki nowotworowe ze stabilizowanym HIF1 apha, czynnikiem transkrypcyjnym, który reguluje geny kodujące cytokiny pronowotworowe, które sygnalizują komórkom zrębu, takim jak makrofagi i fibroblasty, aby wspierać inwazyjny fenotyp komórek nowotworowych. HIF1 alfa pośredniczy w przełączaniu produkcji energii przez komórki nowotworowe z OXPHOS na glikolizę, a także związane z wiekiem zmniejszenie tempa metabolizmu gospodarza gospodarza, zwiększają inwazyjność komórek nowotworowych. Wzrost ilości tlenu w środowisku tlenu w połączeniu z mimetykiem katalazy ukierunkowanym na mitochondria i wzmacniaczem metabolizmu metabolizmu może być interesujące do zbadania jako strategia leczenia raka inwazyjnego. raka inwazyjnego. --- Chociaż nowotwory mają zmieniony metabolizm glukozy, określany jako efekt Warburga, który opisuje zwiększony pobór i konwersję glukozy do mleczanu przez komórki nowotworowe przy komórki nowotworowe przy odpowiednim napięciu tlenowym, udokumentowano również zmiany w metabolizmie glutaminy i kwasów tłuszczowych. Onkogen MYC, który przyczynia się do przyczynia się do genezy wielu ludzkich nowotworów, koduje czynnik transkrypcyjny c-Myc, który łączy zmieniony metabolizm komórkowy z nowotworzeniem. c-Myc reguluje geny zaangażowane w biogenezę glutaminy i kwasów tłuszczowych. geny zaangażowane w biogenezę rybosomów i mitochondriów oraz regulację metabolizmu glukozy i glutaminy. Wraz z E2F1, c-Myc indukuje geny zaangażowane w metabolizm nukleotydów i replikację DNA oraz mikroRNA, które homeostatycznie homeostatycznie osłabiają ekspresję E2F1. Z indukowanym hipoksją czynnikiem transkrypcyjnym HIF-1, ektopowy c-Myc kooperatywnie indukuje program transkrypcyjny dla niedotlenienia adaptacji. Myc reguluje ekspresję genów bezpośrednio, takich jak geny glikolityczne, w tym dehydrogenaza mleczanowa. glikolitycznych, w tym dehydrogenazy mleczanowej A (LDHA), lub pośrednio, np. represja mikroRNA miR-23a/b w celu zwiększenia ekspresji białka glutaminazy (GLS) i metabolizmu glutaminy. i metabolizmu glutaminy. Ektopowa ekspresja MYC w nowotworach, może zatem jednocześnie napędzać glikolizę tlenową i / lub fosforylację oksydacyjną, aby zapewnić wystarczającą ilość energii i metabolizmu glutaminy. fosforylację, aby zapewnić wystarczającą ilość energii i substratów anabolicznych dla wzrostu i proliferacji komórek wzrostu i proliferacji komórek w kontekście mikrośrodowiska guza. Podsumowując, badania te wskazują, że zmieniony metabolizm energetyczny komórek nowotworowych za pośrednictwem Myc metabolizm energetyczny może zostać przełożony na rozwój nowych terapii przeciwnowotworowych. terapii przeciwnowotworowych. --- Chociaż fosforylowany tyrozyną lub aktywowany STAT3 (pY-STAT3) jest dobrze opisanym mediatorem nowotworzenia, jego rola w raku tarczycy nie została zbadana. nie została zbadana. Zaobserwowaliśmy, że 63 ze 110 (57%) ludzkich pierwotnych brodawkowatych raka brodawkowatego tarczycy (PTC) wyrażało jądrowe pY-STAT3 w komórkach nowotworowych, preferencyjnie w połączeniu ze zrębem guza. Odwrotna zależność między ekspresją pY-STAT3 a wielkością guza i obecnością odległych przerzutów. zaobserwowano obecność przerzutów odległych. Wykorzystując linie komórkowe pochodzące z ludzkiego raka tarczycy [zawierających rearanżację podczas transfekcji (RET)/PTC, wirus mięsaka mysiego v-RAF onkogenu homologu B (BRAF) lub zmiany onkogenu wirusa mięsaka szczura (RAS)], ustaliliśmy, że ustaliliśmy, że sygnalizacja IL-6/gp130/JAK jest odpowiedzialna za aktywację STAT3. Znokautowanie STAT3 przez shRNA w reprezentatywnych liniach komórkowych raka tarczycy, które ekspresji wysokiego poziomu pY-STAT3 nie miało wpływu na wzrost in vitro. Jednakże, STAT3 generowały większe guzy niż komórki kontrolne. niż komórki kontrolne. Podobnie, niedobór STAT3 w mysim modelu PTC indukowanego przez BRAFV600E prowadził do guzów tarczycy, które były bardziej proliferacyjne i większe niż te guzy Analiza ekspresji genomu wykazała, że STAT3 knockdown spowodował obniżenie regulacji genów STAT3 i STAT3wt. spowodowało regulację w dół wielu transkryptów, w tym supresora nowotworu białko wiążące insulinopodobny czynnik wzrostu 7. Ponadto, STAT3 nokaut doprowadził do wzrostu zużycia glukozy, produkcji mleczanu i ekspresji genów docelowych czynnika indukowanego hipoksją 1 (HIF1α), co sugeruje, że STAT3 jest negatywnym regulatorem glikolizy tlenowej. Nasze badania pokazują, że w kontekście raka tarczycy, STAT3 jest paradoksalnie negatywnym regulatorem wzrostu guza. wzrostu guza. Odkrycia te sugerują, że celowanie w STAT3 w tych nowotworach może zwiększyć rozmiar guza i podkreślić złożoność roli STAT3 w nowotworzeniu. w procesie nowotworzenia. --- Komórki nowotworowe często przechodzą z metabolizmu oksydacyjnego na glikolityczny. Chociaż istnieje zainteresowanie ukierunkowaniem metabolizmu jako formą terapii przeciwnowotworowej, obszar ten wciąż pozostaje w powijakach. Wykorzystując komórki, zarodki i dorosłe zwierzęta, pokazujemy tutaj, że utrata szeroko wyrażonego czynnika transkrypcyjnego Oct1 indukuje skoordynowane przesunięcie metaboliczne: aktywność mitochondriów i utlenianie aminokwasów są zwiększone, podczas gdy metabolizm glukozy jest zmniejszony. Zmieniona ekspresja bezpośrednich celów Oct1 kodujących regulatory metaboliczne zapewnia mechanistyczne podłoże do tych wyników. Pokazujemy, że te zmiany metaboliczne bezpośrednio przeciwstawiają się nowotworowości. Podsumowując, nasze odkrycia pokazują, że Oct1, geny, które reguluje i szlaki, na które te geny wpływają, mogą być wykorzystane jako cele dla nowych sposoby leczenia raka. --- Enzymy wymagane do lipogenezy de novo są indukowane w wątrobie ssaków po posiłku wysokowęglowodanowym. posiłku bogatego w węglowodany. Oprócz insuliny, zwiększony metabolizm glukozy inicjuje wewnątrzkomórkowy szlak sygnałowy, który transkrypcyjnie reguluje geny kodujące enzymy lipogenne. Sekwencja działająca cis, element odpowiedzi na węglowodany (ChoRE) element odpowiedzi węglowodanowej (ChoRE), została znaleziona w regionie promotora kilku z tych genów. tych genów. ChREBP (białko wiążące element odpowiedzi węglowodanowej) zostało niedawno zidentyfikowane jako kandydujący czynnik transkrypcyjny w szlaku sygnałowym glukozy. Donieśliśmy, że ChREBP wymaga heterodimerycznego partnera Max-like factor X (Mlx) do wiązania się z sekwencjami ChoRE. W tym badaniu dostarczamy dalszych dowodów na bezpośrednią rolę Mlx w sygnalizacji glukozy w wątrobie. Skonstruowaliśmy dwie różne dominujące ujemne formy Mlx, które mogą dimeryzować z ChREBP, ale blokować jego wiązanie z DNA. Po wprowadzeniu do hepatocytów, obie dominujące ujemne formy Mlx hamowały odpowiedź glukozy transfekowanego promotora zawierającego ChoRE. promotora zawierającego ChoRE. Odpowiedź na glukozę została uratowana przez dodanie egzogennego dzikiego typu Mlx lub ChREBP, ale nie MondoA, paralogu ChREBP, który może również tworzyć heterodimer z Mlx. Ponadto dominujący ujemny Mlx blokował indukcję genów reagujących na glukozę z ich naturalnego kontekstu chromosomalnego w warunkach wysokiej warunkach glukozy. W przeciwieństwie do tego, geny indukowane przez insulinę i hormony tarczycy szlaki sygnałowe hormonów tarczycy pozostały nienaruszone przez dominujący ujemny Mlx. Mlx był obecny w reagującym na glukozę kompleksie ekstraktu jądrowego wątroby, z którego oczyszczono ChREBP. ChREBP został oczyszczony. Podsumowując, Mlx jest obowiązkowym partnerem ChREBP w regulacji genów enzymów lipogennych w wątrobie. --- Proliferacja komórek jest procesem wymagającym metabolicznie. Wymaga aktywnego przeprogramowania komórkowych szlaków bioenergetycznych w kierunku metabolizmu glukozy w celu wspierać wzrost anaboliczny. Czynniki transkrypcyjne NF-κB/Rel koordynują wiele sygnałów sygnałów, które napędzają proliferację podczas odporności, zapalenia i onkogenezy, ale nie wiadomo, czy NF-κB reguluje przeprogramowanie metaboliczne wymagane do podziału komórek podczas tych procesów. podział komórek podczas tych procesów jest nieznany. Tutaj donosimy, że NF-κB organizuje sieci sieci metabolizmu energetycznego poprzez kontrolowanie równowagi między wykorzystaniem glikolizą i oddychaniem mitochondrialnym. Zahamowanie NF-κB powoduje komórkowe przeprogramowanie na glikolizę tlenową w warunkach podstawowych i indukuje martwicę przy głodzie glukozy. Reorganizacja metaboliczna wynikająca z inhibicji NF-κB przezwycięża wymóg mutacji supresora nowotworu w transformacji onkogennej i upośledza adaptację metaboliczną. i upośledza adaptację metaboliczną w nowotworach in vivo. To NF-κB obejmuje stymulację fosforylacji oksydacyjnej poprzez regulację w górę fosforylacji oksydacyjnej poprzez regulację w górę mitochondrialnej syntezy oksydazy cytochromu c 2 (SCO2; ref. ). Nasze odkrycia identyfikują NF-κB jako fizjologiczny regulator oddychania mitochondrialnego. regulatora oddychania mitochondrialnego i ustalają rolę NF-κB w adaptacji metabolicznej w normalnych komórkach i adaptacji metabolicznej w komórkach prawidłowych i nowotworowych. --- Czynnik indukowany hipoksją (HIF)-1 jest głównym czynnikiem transkrypcyjnym, który reguluje w górę glikolizę, erytropoezę i angiogenezę w warunkach niedotlenienia. HIF-1alfa gromadzi się w normoksycznych komórkach nowotworowych, prowadząc do glikolizy w warunkach tlenowych. warunkach tlenowych. Zjawisko to, znane jako "efekt Warburga", jest spowodowane przez jeszcze nieznany mechanizm. Tutaj pokazujemy, że transformowane komórki, które wyrażają konstytutywnie aktywne pp60(c-Src) (Src) wyrażają białko HIF-1alfa w warunkach normoksji, co skutkuje ekspresją wielu genów docelowych HIF-1alfa. Pokazujemy, że to zjawisko jest spowodowane zwiększoną szybkością syntezy białka HIF-1alfa, a nie zmniejszoną syntezą białka HIF-1alfa. a nie z powodu zmniejszonej degradacji HIF-1alfa. Ponadto pokazujemy że indukowany przez Src wzrost syntezy białek jest spowodowany globalnym wzrostem w tempie translacji zależnej od czapeczki i nie obejmuje hamowania degradacji HIF-1alfa. degradacji HIF-1alfa. --- Wydzielanie insuliny z komórek beta trzustki jest stymulowane przez metabolizm glukozy. metabolizm glukozy. Jednak względne znaczenie metabolizmu glukozy poprzez mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej w porównaniu z glikolizą dla wydzielania insuliny pozostaje niejasne. Białko supresorowe nowotworu von Hippel-Lindau (VHL), pVHL, negatywnie reguluje czynnik indukowany niedotlenieniem HIF1alfa, czynnik transkrypcyjny zaangażowany w promowanie glikolitycznej formy metabolizmu. Tutaj zgłaszamy centralną rolę szlaku pVHL-HIF1alfa w kontroli glukozy w komórkach beta wykorzystanie, wydzielanie insuliny i homeostaza glukozy. Warunkowa inaktywacja Vhlh w komórkach beta promowała przekierowanie glukozy z mitochondriów do mleczanu. mitochondriów do produkcji mleczanu, powodując, że komórki wytwarzają wysoki poziom glikolitycznie ATP i wydzielanie podwyższonych poziomów insuliny przy niskich stężeniach glukozy. stężeniach glukozy. Myszy z niedoborem Vhlh wykazywały zmniejszone stymulowane glukozą zmiany cytoplazmatycznego stężenia Ca(2+), aktywności elektrycznej i wydzielania insuliny. i wydzielanie insuliny, co prowadzi do upośledzenia ogólnoustrojowej tolerancji glukozy. tolerancji glukozy. Co ważne, połączona delecja Vhlh i Hif1alpha uratowała te fenotypy, sugerując, że fenotypy, co sugeruje, że są one wynikiem aktywacji HIF1alfa. Razem, wyniki te identyfikują pVHL i HIF1alfa jako kluczowe regulatory wydzielania insuliny z komórek beta trzustki. Sugerują one ponadto, że zmiany w strategii metabolicznej w komórkach beta mają głęboki wpływ na homeostazę glukozy w całym organizmie. homeostazę glukozy w całym organizmie. --- Produkt protoonkogenu c-myc (c-Myc) jest zaangażowany w kontrolę proliferacji komórek, różnicowania i apoptozy. proliferacji, różnicowania i apoptozy komórek. Działa jako czynnik transkrypcyjny który rozpoznaje motyw CACGTG. Sekwencja ta została również znaleziona w elementach reagujących na glukozę genów zaangażowanych w kontrolę wątroby glikolizy i lipogenezy. Aby ustalić, czy c-Myc może regulować wątrobowy metabolizm węglowodanów metabolizm węglowodanów in vivo, transgeniczne myszy, które nadeksprymują c-myc pod kontrolą pod kontrolą promotora genu karboksykazy P-enolopirogronianowej (PEPCK). wygenerowane. Myszy te wykazały trzykrotny wzrost białka c-Myc w jądrach wątroby. w jądrach komórkowych wątroby. Hepatocyty transgenicznych myszy były normalne i nie nabywały fenotypu płodowego. fenotypu płodowego. Jednak transgeniczne myszy wykazywały wyższe poziomy (trzykrotnie) mRNA kinazy pirogronianowej typu L i aktywność enzymatyczną niż myszy kontrolne. Wzrost aktywności kinazy pirogronianowej prowadził do trzy- do pięciokrotnego wzrostu zawartości mleczanu w wątrobie zawartości mleczanu w wątrobie i pięciokrotnej indukcji produkcji mleczanu przez hepatocyty w hodowli pierwotnej. przez hepatocyty w hodowli pierwotnej. Ekspresja genu 6-fosfofrukto-2-kinazy była również w wątrobie tych transgenicznych myszy. Indukcja glikolizy wątrobowej glikolizy wątrobowej była związana ze wzrostem ekspresji (około czterokrotnie) i aktywność (około trzykrotnie) glukokinazy wątrobowej, podczas gdy nie odnotowano żadnych zmian w heksokinazy-I. Ta zmiana aktywności glukokinazy doprowadziła do wzrostu zarówno glukozo-6-fosforanu, jak i heksokinazy-I. zawartości glukozo-6-fosforanu i glikogenu w wątrobie myszy transgenicznych. Ekspresja specyficznego dla wątroby transportera glukozy GLUT2 była również zwiększona u myszy transgenicznych. transgenicznych, podczas gdy nie odnotowano zmian w stężeniu mRNA GLUT1. Co więcej, zmiany metabolizmu glukozy w wątrobie doprowadziły do znacznego obniżenia stężenia glukozy we krwi (o 25%). stężenia glukozy we krwi (25%) i insuliny (40%) podczas głodzenia, podczas gdy spadek w obu przypadkach wynosił tylko 10% u myszy karmionych. Zatem metabolizm glukozy w wątrobie mógł określać wartości graniczne stężenia glukozy i insuliny we krwi u myszy transgenicznych. Wszystkie te wyniki wskazują, że wzrost białka c-Myc był w stanie indukować wykorzystanie i akumulację glukozy w wątrobie i sugerowały, że czynnik transkrypcyjny c-Myc jest zaangażowany w kontrolę in vivo metabolizmu węglowodanów w wątrobie. metabolizmu węglowodanów.
Jakie są główne czynniki transkrypcyjne regulujące glikolizę u ssaków?
Głównym pozytywnym regulatorem transkrypcji glikolizy u ssaków jest HIF1-alfa (Hypoxia Inducible Factor 1a). HIF1-alfa jest regulowany w górę przez onkogeny c-Myc i Src, które również pozytywnie regulują glikolizę. Kilka raportów powiązało indukcję HIF-1α z aktywacją STAT3. SIRT6 wydaje się funkcjonować jako korepresor czynnika transkrypcyjnego Hif1alfa. NF-κB stymuluje również glikolizę poprzez hamowanie ekspresji PDK4. Utrata szeroko wyrażonego czynnika transkrypcyjnego Oct1 indukuje skoordynowaną zmianę metaboliczną: aktywność mitochondriów i utlenianie aminokwasów są zwiększone, podczas gdy metabolizm glukozy jest zmniejszony. HNF4alfa ma kluczowe znaczenie dla regulacji transportu glukozy i glikolizy, a tym samym ma kluczowe znaczenie dla utrzymania homeostazy glukozy.