磷脂酶D（Phospholipase D,PLD）广泛表达于真核生物和原核生物中,负责水解膜磷脂,例如磷脂酰胆碱可被PLD水解成磷脂酸（Phosphatidic acid,PA）和胆碱。PLD1和PLD2表达和活性在癌组织中显著提高,部分癌症种类中PLD1高表达的患者预后较差,死亡风险高于PLD1低表达群体,提示PLD是潜在的抗癌靶点。由于现有的PLD抑制剂仅抑制酶活性,对其蛋白表达没有显著影响。因此,筛选可以抑制PLD蛋白表达的药物,也是针对PLD靶点的抗癌策略。临床上,双胍类药物如二甲双胍（Metformin,Met）是2型糖尿病患者治疗的主要药物之一。近年来,越来越多的研究聚焦Met对癌症的预防和治疗作用,但具体机制尚未完全阐明。为了探究PLD是否是参与介导双胍类药物的抗肿瘤作用,本论文围绕双胍类药物、PLD和癌症三者的关系展开如下研究:本论文基于LOV2光控元件构建了一种酶活性可光控的PLD变体,其酶活性响应蓝光刺激而失活,通过该变体发现血清等丝裂原介导的m TOR信号通路激活需要PA参与,也侧面说明PA对细胞生长的重要性。由于PLDs可通过蛋白骨架上的特殊结构域如PH和PX结构域与其他蛋白发生互作,亦或发挥酶活性,催化产生PA调节细胞内生理病理活动。该光控PLD变体为未来探究PLDs和PA在细胞内的功能差异以及二者在细胞内的时空调节角色提供便利。在沉默PLD1蛋白表达或抑制PLD1活性后,发现癌细胞迁移受到抑制,而过表达PLD1的癌细胞,其细胞增殖和迁移能力也随之增加。并且,本论文研究发现Met可以浓度依赖和时间依赖地抑制细胞活力和癌细胞迁移,为了探究双胍类药物是否通过影响PLD进而调控癌细胞功能,在多种癌细胞分别评估Met对PLD表达的影响,结果显示Met显著抑制多种细胞中PLD1蛋白表达,但不影响PLD2蛋白表达,且该调节作用不依赖于AMPK。临床剂量的Met（40μM）和苯乙双胍（Phenformin,Phe）（4μM）延长药物处理时间也可以抑制PLD1蛋白表达。以上研究结果初步说明PLD1是双胍类药物的新靶点,抑制PLD1蛋白表达可能是双胍类药物癌症预防和治疗的新机制。进一步研究发现,双胍类药物不会抑制PLD1基因转录,与抑制蛋白降解过程的药物共处理,PLD1蛋白表达依然减少,表明双胍类药物对PLD1的下调作用并非通过促进PLD1蛋白降解。本论文研究发现m TOR信号通路抑制剂也具有类似双胍类药物的作用,即抑制细胞内PLD1、天冬酰胺合成酶（Asparagine synthetase,ASNS）和磷酸丝氨酸氨基转移酶（Phosphoserine aminotransferase 1,PSAT1）蛋白水平,激活m TOR信号通路可以部分减弱双胍类药物对PLD1蛋白表达的抑制。在敲低4E-BP1表达或过表达EIF4E的细胞中,双胍类药物对PLD1蛋白的下调作用被逆转,提示m TOR信号通路参与介导双胍类药物对PLD1的调控。使用RNA免疫共沉淀技术（RNA coimmunoprecipitation,RIP）分析双胍类药物对PLD1 m RNA翻译过程的影响,结果表明双胍类药物增加EIF4E与4E-BP1的结合,抑制PLD1 m RNA和阳性基因ASNS翻译过程。通过m RNA翻译成像技术,也发现Phe可以抑制PLD1 m RNA翻译。最后,利用RNA-seq技术分析翻译过程受到抑制的差异基因,结果显示PLD1和阳性基因ASNS翻译受到抑制,与q PCR结果基本相符。KEGG信号通路富集分析发现,这些差异基因与癌症、细胞代谢密切相关。总之,PLD可通过其酶活性或蛋白本身参与调节癌症发生与发展,是潜在的抗癌靶点。本论文发现双胍类药物通过抑制m TOR信号通路,调节翻译过程,进而抑制PLD1蛋白的生物合成,建立了双胍类药物、PLD1和癌症之间的互相联系。双胍类药物通过抑制PLD介导的信号通路可能是双胍类药物预防和治疗肿瘤的新机制。