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代谢重编程是恶性肿瘤标志性特征之一,表现为在有氧条件下,肿瘤细胞摄取葡萄糖,经糖酵解代谢成乳酸,该过程被称为“Warburg效应”。代谢重编程的发生可以被多种因素诱导,其中关键代谢酶的翻译后修饰可以通过改变酶活性从而调节代谢进程。O-GlcNAc糖基化修饰是近年来发现的一种广泛发生的蛋白质翻译后修饰,参与调节肿瘤细胞的增殖、信号转导及代谢等过程,但目前对于O-GlcNAc糖基化是否影响肿瘤细胞的Warburg效应及其可能的机制尚不清楚。本研究选取人乳腺癌MCF-7细胞系,首先检测O-GlcNAc糖基化水平的提高对Warburg效应的作用,其次对可能的作用机制进行了初步研究。我们首先使用试剂PUGNAc处理细胞来提高O-GlcNAc糖基化水平,检测细胞中葡萄糖消耗、乳酸产生、细胞内ATP浓度变化,发现三项指标均上升。这说明O-GlcNAc糖基化能促进MCF-7细胞的Warburg效应。接下来我们继续研究了其可能的作用机制。Western blot、qPCR实验结果表明在细胞中高水平的O-GlcNAc糖基化可以促进基因Glut1和LDHA表达;进一步采用Western blot、qPCR实验检测Glut1和LDHA的上游调控基因Myc的表达,发现Myc基因表达同样上调。由于Myc基因的激活标志是其启动子区组蛋白H3 T11位点发生磷酸化与K9位点发生乙酰化,采用染色质免疫共沉淀方法,检测到细胞中高水平的O-GlcNAc糖基化可以促进与组蛋白H3 T11位点磷酸化和K9位点乙酰化结合的Myc基因表达的上调。这说明O-GlcNAc糖基化可能通过激活癌基因Myc,从而启动其下游靶基因Glut1和LDHA的表达,促进Warburg效应。另外,由于关键代谢酶的翻译后修饰可以调节代谢重编程,采用Western blot、免疫荧光实验,发现O-GlcNAc糖基化可以促进M2型丙酮酸激酶PKM2进入细胞核;进一步采用染色质免疫共沉淀检测与PKM2结合的Myc基因的表达情况,发现细胞中高水平的O-GlcNAc糖基化可以促进PKM2依赖的Myc基因的表达。这说明O-GlcNAc糖基化可能通过促进PKM2入核从而促进PKM2依赖的Myc基因的表达。本研究发现O-GlcNAc糖基化可以促进MCF-7细胞的Warburg效应,并阐述了其可能的机制:O-GlcNAc糖基化可能通过促进PKM2入核,上调了组蛋白H3的磷酸化与乙酰化从而促进了PKM2依赖的Myc基因的表达,启动其下游靶基因Glut1和LDHA的表达,促进Warburg效应。本文的研究揭示了O-GlcNAc糖基化修饰在肿瘤细胞代谢重编程中的重要作用。