Structural Studies of the Tumor M2 Isoform of Pyruvate Kinase
丙酮酸激酶肿瘤 M2 亚型的结构研究
基本信息
- 批准号:8619289
- 负责人:
- 金额:$ 17.62万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-01-01 至 2015-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdultAffectAllosteric RegulationAmino AcidsAnabolismBindingBloodBrainBreastCancer DetectionCancer cell lineCancerousCell ProliferationCell SurvivalCell divisionCellsCharacteristicsComplexDetectionDevelopmentDiagnosisEmbryoEnvironmentEnzymesFructoseGlucoseGoalsGrowthHistone H1Histone H1(s)Histone H3LigandsLinkLiverLungMalignant NeoplasmsMetabolicMetabolismMolecular ConformationN-terminalNucleic AcidsNutrientPeptidesPhospholipidsPhosphorylationPhosphotransferasesPhosphotyrosinePhysiologyProtein IsoformsProtein KinaseProteinsPurinesPyruvate KinaseRegulationResearchRoleSTAT3 geneSpecificityStructureSubstrate SpecificityTherapeuticThreonineTissuesTyrosineWorkX-Ray CrystallographyXenograft procedureaerobic glycolysisbasecancer cellcancer diagnosiscancer preventioncancer therapycancer typecdc Genescell growthdimerinsightknock-downnovel therapeuticsprogramspublic health relevancepurinesmall moleculetumoruptake
项目摘要
Cancerous cells maintain an altered metabolic state that dramatically increases the flux of
nutrients into synthesizing cellular building blocks, which is essential for rapid cell growth and division. A
key enzyme required for this proliferative metabolism is the M2 isoform of pyruvate kinase, called PKM2.
PKM2 is found predominantly as a dimer and highly expressed in a multitude of cancer types, with a
clear correlation between expression levels and tumor aggressiveness. Knock-down of PKM2 or
substitution with the adult PKM1 isoform has been shown to reduce cancer cell proliferation, making
PKM2 an important target for better understanding the development, diagnosis, and treatment of cancer.
Recent work has revealed new and unexpected activities and interactions of PKM2 that are
important for promoting cell proliferation. PKM2 binds to and is stimulated by SAICAR, a purine
biosynthesis intermediate, and this interaction is important for cancer cell survival in nutrient-poor
environments. PKM2 has also been shown to bind to phosphotyrosine-containing proteins, which
stabilize PKM2 in a dimeric state. Interestingly, this dimeric state of PKM2 has been shown to have
protein kinase activity, inducing altered transcriptional programs by phosphorylating targets such as
histone H1 and H3, prothymosin ¿, and STAT3.
This proposal aims to uncover the structural basis of PKM2 regulation and substrate specificity.
We will use X-ray crystallography to capture PKM2 in complex with SAICAR and phosphorylation targets
to reveal how these ligands allosterically influence PKM2 structure and function. The results of this
research will help provide a structural framework for understanding how PKM2 participates in stimulating
cell proliferation in normal and diseased cells.
癌细胞维持一种代谢状态,显着增加癌细胞的通量
营养物质合成细胞构件,这对于细胞快速生长和分裂至关重要。
这种增殖代谢所需的关键酶是丙酮酸激酶的 M2 同工型,称为 PKM2。
PKM2 主要以二聚体形式存在,在多种癌症类型中高度表达,
PKM2 或 PKM2 的表达水平与肿瘤侵袭性的敲低之间存在明确的相关性。
已证明用成人 PKM1 亚型替代可以减少癌细胞增殖,使得
PKM2 是更好地了解癌症发展、诊断和治疗的重要靶点。
最近的工作揭示了 PKM2 新的、意想不到的活动和相互作用,
PKM2 与 SAICAR(一种嘌呤)结合并受其刺激。
生物合成中间体,这种相互作用对于营养贫乏的癌细胞生存很重要
PKM2 还被证明可以与含有磷酸酪氨酸的蛋白质结合。
PKM2 处于二聚体状态,PKM2 的这种二聚体状态已被证明具有支持性。
蛋白激酶活性,通过磷酸化靶标诱导转录程序,例如
组蛋白 H1 和 H3、胸腺肽原 ¿和 STAT3。
该提案旨在揭示 PKM2 调节和底物特异性的结构基础。
我们将使用 X 射线晶体学来捕获与 SAICAR 和磷酸化靶标复合的 PKM2
揭示这些配体如何变构影响 PKM2 的结构和功能。
研究将有助于提供一个结构框架来理解 PKM2 如何参与刺激
正常细胞和患病细胞的细胞增殖。
项目成果
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