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来自上海交通大学的研究人员在新研究中证实，在癌细胞中PIM2可直接磷酸化PKM2促进糖酵解，这一研究发现在线发表在10月18日的《生物化学杂志》（JBC）上。
生物通报道 来自上海交通大学的研究人员在新研究中证实，在癌细胞中PIM2可直接磷酸化PKM2促进糖酵解，这一研究发现在线发表在10月18日的《生物化学杂志》（JBC）上。
上海交通大学的黄钢（Gang Huang）教授是这篇论文的通讯作者。其主要研究方向包括肿瘤代谢机理与分子影像评价，肿瘤疗效评价与靶点作用研究，分子影像的绝对定量研究与图像融合。
肿瘤细胞只有在获得充足能量和构件时才会进行细胞增殖。与正常组织相比较，大多数的肿瘤葡萄糖利用显著增高，这被称之为Warburg效应。由于糖酵解酶发生改变，即便是有氧存在的情况下肿瘤细胞的葡萄糖代谢也会从氧化磷酸化切换至糖酵解。到目前为止，丙酮酸激酶（pyruvate kinase，PK）被视作是Warburg效应的一个重要调控因子。PK可催化磷酸烯醇丙酮酸（PEP）去磷酸化为丙酮酸盐，并生成ATP，这是糖酵解中的一个限速步骤。
PK可分为PKM1、PKM2、L-PK和R-PK四种同工酶，根据组织不同的代谢功能，它们具有显著不同的调控机制与动力学特征。其中PKM1和PKM2是由PKM2基因编码，在转录过程中由前体mRNA经不同选择性剪接的产物。在胚胎发育过程中，PKM2逐渐被PKM1所取代。与之相反，在肿瘤发生过程中L-PK或PKM1同工酶下调而PKM2则再度表达，表明PKM2在癌细胞中发挥着独特的作用。
由于PKM2的酶活性比PKM1要小，它将更多的糖酵解中间产物催化合成为了核酸、氨基酸和脂类等构件。越来越多的证据表明一些癌基因是通过PKM2来重编程糖酵解，从而影响肿瘤的侵袭表型。此外，近来的一些研究也证实，PKM2可作为一种转录辅激活因子或蛋白激酶促进基因转录和肿瘤形成。然而，目前PKM2的调控机制还未得到充分阐明。
在这篇新文章中，研究人员确定了一种已知的癌蛋白：丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶PIM2，是PKM2的一个新型结合伙伴蛋白。通过在体外及培养细胞中采用多种生物化学方法，研究人员证实了PIM2和PKM2之间存在相互作用。他们发现PIM2可在Thr454残基上直接磷酸化PKM2，导致PKM2蛋白质水平增高。与野生型相比，带有磷酸化缺陷突变的PKM2显示对于糖酵解、细胞增殖以及辅激活HIF-1α 和β-catenin的影响降低，而癌细胞的线粒体呼吸增加。
这些结果证实了PIM2依赖性的PKM2磷酸对于调控癌症中的warburg效应至关重要，表明了PIM2是一个潜在的治疗靶点。
（生物通：何嫱）
生物通推荐原文摘要：
PIM2 phosphorylates PKM2 and promotes Glycolysis in Cancer Cells
Pyruvate kinase M2 (PKM2) is a key player in the Warburg effect of cancer cells. However, the mechanisms of regulating PKM2 are not fully elucidated. Here, we identified the serine/threonine protein kinase PIM2, a known oncogene, as a novel binding partner of PKM2. The interaction between PIM2 and PKM2 was confirmed by multiple biochemical approaches in vitro and in cultured cells. Importantly, we found that PIM2 could directly phosphorylate PKM2 on the Thr454 residue, resulting in an increase of PKM2 protein levels. Compared to wild-type, PKM2 with the phosphorylation-defective mutation displayed a reduced effect on glycolysis, co-activating HIF-1α and β-catenin, and cell proliferation, while enhanced mitochondria respiration and chemotherapeutic sensitivity of cancer cells. These findings demonstrate that PIM2-dependent phosphorylation of PKM2 is critical for regulating the Warburg effect in cancer, highlighting PIM2 as a potential therapeutic target.
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