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近年来,随着蛋白质组学技术的发展,越来越多的核外蛋白被报道存在乙酰化修饰,其中包含了细胞代谢途径中的绝大部分代谢酶,这提示乙酰化修饰这一可逆的翻译后修饰与代谢调控密切相关。细胞代谢失调又与肿瘤的发生发展之间有着密切的联系,故我们以代谢酶的乙酰化修饰作为切入点研究代谢失调与肿瘤的发生发展之间的关系,试图了解肿瘤的发生发展机制,进而为肿瘤的治疗提供潜在靶点。本研究选取了甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)作为研究对象。GAPDH是糖酵解途径的一个关键酶,在大多数的肿瘤细胞中均发现存在作为重要碳源的葡萄糖其消耗增加以及糖酵解上调的现象(瓦伯格效应)。我们研究了乙酰化修饰对GAPDH酶活力和亚细胞定位两方面的调控以及其在细胞生长和肿瘤细胞的形成方面的作用,主要发现如下：一：GAPDH可以被乙酰化修饰,其主要的乙酰化位点为赖氨酸254位。通过一系列实验证明了GAPDH在细胞内是存在乙酰化修饰的,并且将赖氨酸254位点突变后会显著降低GAPDH的乙酰化水平。通过免疫学方法成功制备了可以特异性识别K254位点乙酰化修饰的内源抗体。二：GAPDH的乙酰化修饰可以上调GAPDH的催化活力。发现GAPDH的酶活力随其乙酰化水平的上升而升高,将GAPDH的赖氨酸254位点突变后则其酶活力不再受到调控,用CobB对GAPDH进行体外去乙酰化处理后会显著降低其乙酰化水平,对应的酶活力也有大幅降低。三：GAPDH的乙酰化修饰可以促进其由胞浆中转运到细胞核中,这一转运是依赖于赖氨酸254位点的,且严苛的胞外环境如血清饥饿处理等信号可以促进这一过程。将254位点突变后GAPDH的亚细胞定位不再响应相关信号的调控。四：我们还进一步寻找了GAPDH的乙酰基转移酶和去乙酰化酶。实验发现PCAF可以乙酰化GAPDH并上调其酶活力,HDAC5则会去乙酰化GAPDH并下调其酶活力。PCAF和HDAC5均可与GAPDH结合。五：GAPDH的乙酰化水平受细胞内能量水平的调控。实验发现高葡萄糖可以上调GAPDH的乙酰化水平和酶活力。高葡萄糖还可以促进GAPDH和PCAF的结合同时减弱GAPDH和HDAC5的结合。此外我们还发现高葡萄糖对GAPDH的乙酰化修饰的调控依赖于PCAF的存在。六：我们通过细胞生长曲线、细胞增殖分析及裸鼠成瘤实验研究了GAPDH的乙酰化修饰在细胞增殖和肿瘤发生中的作用。在人非小细胞肺癌细胞系A549中构建了过表达-敲落的稳定细胞株,实验发现将254位点K突变为不响应调控的Q后会显著阻滞细胞生长及肿瘤的形成。本论文揭示了GAPDH通过乙酰基转移酶PCAF和去乙酰化酶HDAC5的可逆调控响应葡萄糖信号进而在细胞的生长及肿瘤的形成中发挥的重要作用。具体来说,报道了GAPDH的主要乙酰化位点赖氨酸254位,阐明了GAPDH响应细胞内能量水平的可逆乙酰化调控机制,发现GAPDH在细胞生长和肿瘤发生中的重要作用。我们的研究为与GAPDH的功能失调相关疾病提供了理论基础并为肿瘤治疗提供了潜在靶点。