糖代谢异常改变（即糖代谢重编程）在肿瘤发生及进展中具有关键作用，其调控机制研究一直是肿瘤领域的热点问题。以往研究多关注于胞内的信号转导通路分子，而可接受胞外环境刺激、并向胞内传递信号的膜蛋白却在该领域少有研究。我们前期研究结果提示肿瘤细胞异常高表达的跨膜糖蛋白CD147分子可以显著促进细胞糖摄取及乳酸分泌速率，提示该分子可能是一个参与糖代谢重编程调控的关键分子。进而，本课题从膜蛋白的崭新视角，基于以往关于CD147分子及肝癌研究的工作基础，借助特有的基因敲除细胞、裸鼠模型及临床肝癌样本，系统分析了该分子影响肝癌细胞糖酵解、线粒体发生及氧化磷酸化功能的生物学作用，探讨分子信号转导通路，进而系统研究了CD147分子参与肝癌细胞糖代谢重编程的作用及分子网络调控机制。本课题的完成不但进一步加深了对肝癌发生及进展分子病理机制的理解，同时也为CD147作为肝癌治疗靶点提供更为丰富的分子理论基础。本课题主要由三部分实验组成：实验一：CD147分子促进肝癌细胞糖酵解的作用研究我们利用已构建的CD147基因敲除、敲除回复、CD147分子干涉以及野生型SMMC-7721肝癌细胞株作为代表性细胞模型，并同时构建CD147分子干涉肝癌细胞株HepG2作为验证模型，通过检测葡萄糖摄取速率、乳酸排出速率、乳酸脱氢酶活性、胞外pH值，发现CD147分子可显著促进肝癌细胞糖酵解途径。进一步我们利用气相色谱质谱联用技术对胞内糖酵解代谢中间产物如胞内葡萄糖、丙酮酸、乳酸等进行定量分析，发现CD147基因敲除可显著降低大部分胞内糖酵解途径中间代谢产物的浓度。最后我们将具有不同CD147表达水平的SMMC-7721肝癌细胞分别注射入裸鼠皮下，成瘤后利用Micro-PET检测不同细胞模型来源的移植瘤葡萄糖（18F-FDG）摄取能力，发现CD147基因敲除或干涉肝癌细胞成瘤后其18F-FDG摄取能力显著降低，从而在体内进一步证实CD147分子对肝癌细胞糖酵解的促进作用。实验二：CD147分子抑制肝癌细胞线粒体氧化呼吸功能的作用研究我们从GEO数据库筛选并下载了4个最大、最具代表性的肝癌表达谱芯片数据集，运用生物信息学及统计学方法分析发现CD147分子与核编码线粒体基因表达显著负相关；进一步我们利用肝癌细胞模型及临床肝癌组织标本，通过qPCR技术检测线粒体DNA拷贝数，激光共聚焦技术（mitotracker染色）及免疫组化技术（线粒体标志物HSP60）检测线粒体数目，利用电子微镜技术检测线粒体形态，进而在细胞、组织水平发现CD147分子可显著抑制肝癌细胞线粒体发生。最后我们通过分析上述细胞模型的耗氧速率、电子传递链复合体Ⅳ活性、三羧酸循环中间代谢产物胞内浓度等，发现CD147分子可通过抑制细胞线粒体发生抑制线粒体的氧化呼吸功能。实验三：CD147分子调控肝癌细胞糖代谢重编程的分子机制研究我们利用新一代测序技术对CD147基因敲除和野生型SMMC-7721细胞系转录组进行了深度测序。差异表达基因分析及其功能注释结果均表明CD147分子敲除后肝癌细胞糖酵解通路效应分子表达显著下调。进一步研究发现CD147分子可通过促进MCT1分子的膜定位及表达促进肝癌细胞的乳酸分泌，进而激活PI3K/Akt信号通路。我们的研究还发现PI3K/Akt信号通路可通过磷酸化下游MDM2分子促进代谢关键调控因子p53蛋白的降解，进而通过下调p53下游上调GLUT1分子的表达、上调PFK活性促进肝癌细胞糖酵解，同时还可以通过下调p53下游P53R2、PGC-1α、TFAM分子的表达抑制肝癌细胞的线粒体发生及其氧化呼吸功能。