7月22日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature communications在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）楊巍維研究組與遼寧師范大學(xué)李國(guó)輝研究組的合作研究成果：“PFKM phosphorylates histone H3 and promotes mitotic progression by sensing the levels of citrate”。該研究揭示了PFKM感知檸檬酸水平促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂進(jìn)程的功能及其分子機(jī)制。

細(xì)胞周期中的不同階段有著不同的物質(zhì)能量等代謝需求，G1期是蛋白質(zhì)合成高峰期，需要調(diào)動(dòng)合成代謝通路為其提供核酸及蛋白質(zhì)合成原料，S期核苷酸合成被激活以滿足DNA復(fù)制的需求，有絲分裂期上調(diào)脂肪酸合成以確保子細(xì)胞膜完整性。但細(xì)胞周期分子如何感知代謝物并保證細(xì)胞周期的順利進(jìn)行，還有很多未知。

檸檬酸作為三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）的關(guān)鍵中間代謝物，由檸檬酸合酶（CS）在線粒體中催化草酰乙酸（OAA）與乙酰輔酶A縮合生成。它既可作為生物合成前體參與物質(zhì)合成，又能通過(guò)氧化磷酸化（OXPHOS）途徑產(chǎn)生ATP。檸檬酸作為一種重要的代謝物，參與包括癌癥和炎癥在內(nèi)的多種生理和病理過(guò)程。然而，檸檬酸如何被細(xì)胞周期分子感知并驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)行，目前尚未闡明。本研究揭示了檸檬酸調(diào)控細(xì)胞周期進(jìn)程的新機(jī)制，首次鑒定出PFKM作為檸檬酸的分子傳感器。在有絲分裂時(shí)期，高水平的檸檬酸與PFKM結(jié)合促進(jìn)PFKM四聚體轉(zhuǎn)化成二聚體，二聚體PFKM與組蛋白H3相互作用，并作為蛋白激酶直接磷酸化組蛋白H3第10位絲氨酸（H3 S10），加速有絲分裂進(jìn)程促進(jìn)細(xì)胞增殖。該研究結(jié)果表明PFKM可以作為檸檬酸的傳感器，將代謝信號(hào)整合到細(xì)胞周期調(diào)控中。值得注意的是，這一調(diào)控機(jī)制在正常細(xì)胞中同樣存在。然而，腫瘤細(xì)胞通過(guò)維持更高的PFKM表達(dá)水平和檸檬酸水平，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖。

分子細(xì)胞卓越中心楊巍維研究員和遼寧師范大學(xué)李國(guó)輝教授為該論文的共同通訊作者。楊巍維組博士林翩翩、博士后戚怡君和遼寧師范大學(xué)楚慧郢教授為該論文的共同第一作者。該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目等資助。該項(xiàng)研究工作得到了分子細(xì)胞卓越中心細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)、化學(xué)生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)以及國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心質(zhì)譜平臺(tái)的支持。

PFKM感知檸檬酸水平促進(jìn)細(xì)胞有絲分裂進(jìn)程

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