尽管肝细胞肝癌（Hepatocellular carcinoma,HCC）发病率仅排名全部恶性肿瘤的第七位,但却在全世界癌症相关死因中排第三位,这与HCC患者中位生存期仅有8-26个月有关。早期HCC缺少特异性的症状和高效的筛查方法,并且进展迅速,造成HCC确诊时多为进展期,这是HCC患者中位生存期较短的重要原因。索拉非尼在2008-2017年是进展期HCC唯一的一线治疗方案,但是索拉非尼只对约10%患者有效,并且只能提供约2.8个月的总生存期获益。因此探究索拉非尼的疗效预测标志物和药物联用靶点对于筛选索拉非尼适应患者和提高索拉非尼治疗效果具有重要价值。为了寻找HCC索拉非尼治疗的疗效预测标志物和药物联用靶点,我们建立了索拉非尼耐药的HCC亚细胞株,并运用蛋白质组学,磷酸化蛋白质组学和乙酰化蛋白质组学对耐药细胞进行了多重蛋白质组学分析,结果显示mTOR活化和代谢重编程是索拉非尼耐药细胞的主要特征。糖异生限速酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 2（Phosphoenolpyruvate carboxykinase[GTP],mitochondrial,PCK2）蛋白质水平和乙酰化水平在耐药细胞均上调且已经被报道参与上述两个过程。索拉非尼耐药细胞中高表达的PCK2具有促进索拉非尼耐药性、mTOR活性和线粒体代谢的作用,敲降PCK2或者人为过表达PCK2会降低耐药细胞的mTOR活性和对索拉非尼耐药性或者促进野生型细胞的mTOR活性和对索拉非尼耐药性,使用PCK2抑制剂同样可以促进索拉非尼诱导的耐药细胞的生长抑制,凋亡和呼吸抑制,敲降PCK2可以降低耐药细胞移植瘤对索拉非尼的耐药性。在临床实践中,一部分HCC患者行肝切除术后会使用索拉非尼预防复发,我们发现这部分患者的HCC复发风险与肿瘤组织PCK2表达水平呈正相关。在分子机制上,耐药细胞PCK2稳定性升高造成PCK2的蛋白质水平升高,而PCK2稳定性受到自身乙酰化水平的调节。PCK2的K491位点乙酰化水平在耐药细胞中升高,赖氨酸乙酰转移酶8（Histone acetyltransferase 8,KAT8）通过乙酰化PCK2的K491位点促进PCK2的乙酰化。非乙酰化的PCK2通过溶酶体途径降解,乙酰化显著抑制PCK2的溶酶体聚集和降解,从而增加其稳定性和蛋白质水平。除此之外,索拉非尼耐药细胞对HCC二线药物瑞格非尼同样耐药,乐伐替尼耐药的HCC细胞同样呈现PCK2表达升高,说明PCK2可能是多种受体酪氨酸激酶抑制剂耐药的关键靶点。综上所述,我们首次发现糖异生关键酶PCK2参与了索拉非尼耐药的形成,并且PCK2表达水平与HCC患者的索拉非尼治疗效果相关。抑制PCK2可以降低耐药细胞及其小鼠移植瘤对索拉非尼的耐药性。说明PCK2是潜在的索拉非尼疗效预测标志物和联用靶点。在机制上,我们首次报道了 KAT8介导的PCK2K491位点乙酰化通过抑制其溶酶体降解促进PCK2上调,拓展了代谢酶翻译后修饰参与靶向药物耐药的认知。