上海交大医学院范先群院士和雷鸣教授团队新研究成果揭示葡萄膜黑色素瘤关键激活机制 _健康小知识

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【上海交大医学院范先群院士和雷鸣教授团队新研究成果揭示葡萄膜黑色素瘤关键激活机制】图说：《细胞》子刊发表上海交大医学院范先群院士和雷鸣教授团队最新研究成果来源/采访对象供图（下同）
葡萄膜黑色素瘤（uvealmelanoma,UM）是起源于眼球内血管膜的恶性肿瘤，也是成人最常见的眼内恶性肿瘤。但其发病隐匿，早期不易发现，加之对该病认识不足，导致我国UM晚期患者比例高、病情重。因此，寻找UM有效治疗靶点，降低死亡率是亟待解决的临床难题。近日，上海交通大学医学院范先群院士团队和精准医学院执行院长雷鸣教授团队联合研究揭示了葡萄膜黑色素瘤糖异生关键酶别构激活机制，也阐明了乙酰辅酶A如何别构调控丙酸羧化酶的这一关键科学问题，研究结果以论著形式于近日发表于《细胞》子刊《分子细胞（MolecularCell）》。

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图说：乙酰辅酶A在生物素羧化的稳定结合中起着中介作用，并有助于形成生物素羧化和PT-CT-BCCP更稳定的结构
UM恶性度高、易转移，约一半患者在疾病过程中发生肝转移。患者一旦发生转移，生存期很短，肝转移患者中位无进展生存期和总生存期仅为3.3个月和10.2个月。同时，与皮肤和黏膜等其他部位黑色素瘤不同， UM对化疗、放疗和免疫治疗等均不敏感，上述治疗对提高生存率和生存期的作用极其有限。
上海交通大学医学院附属第九人民医院眼科的前期研究显示，代谢重编程是UM恶性特征之一，肿瘤细胞通过无氧糖酵解、谷氨酰胺代谢、非主要供能物质供能等代谢重编程，适应缺氧的微环境，满足自身快速增殖时的物质和能量需求。研究发现，糖异生的异常激活与UM肝转移密切相关，是治疗转移性UM的理想靶点。同时，丙酸羧化酶是催化丙酮酸的羧化生成草酰乙酸的关键酶，也是糖异生的第一步限速步骤。这一过程中，乙酰辅酶A作为重要的别构激活代谢物，参与该反应的过程。然而，乙酰辅酶A介导的丙酮酸羧化酶别构调控机制在UM的发病中的作用尚不清楚。
针对该关键科学问题，上海九院眼科柴佩韦博士和上海精准医学研究院兰鹏飞研究员等在范先群院士和雷鸣教授指导下，在丙酸羧化酶中特异引入了四个点突变，破坏乙酰辅酶A和丙酸羧化酶的作用位点，促进丙酸羧化酶自我激活。最终发现，对乙酰辅酶A调节敏感的功能性丙酸羧化酶对于葡萄膜黑色素瘤等细胞的代谢稳态和氧化呼吸至关重要。
对于乙酰辅酶A如何诱导丙酸羧化酶复合物中的生物素羧化稳定，研究人员捕获了一系列乙酰辅酶A/丙酸羧化酶复合物的结构，分别纯化了生物素羧化（BC）结构域和羧基转位（CT）结构域。对这些结构的比较分析表明，生物素羧化结构域的稳定性与乙酰辅酶A结合之间存在显著的相关性。进一步的冷冻电镜分析表明，乙酰辅酶A诱导复合物中生物素羧化结构域的稳定，从而形成与天然丙酸羧化酶复合物难以区分的构象。
综上所述，该研究结果表明，乙酰辅酶A在生物素羧化的稳定结合中起着中介作用，并有助于形成生物素羧化和PT-CT-BCCP更稳定的结构，乙酰辅酶A在丙酸羧化酶催化转化过程中降低了活化熵并诱导了更有序的热力学构型，这是以前的晶体结构研究无法解释的。
由于丙酸羧化酶是重要的代谢调控酶，在胰岛素分泌、脂肪生成和神经递质生物合成中起着至关重要的作用，也是肥胖、糖尿病、病毒感染和癌症的重要靶点。鉴于丙酸羧化酶的变构效应在多种疾病的代谢重编程中起着重要作用，丙酸羧化酶与乙酰辅酶A复合物的结构信息在肥胖症、糖尿病、病毒感染和恶性肿瘤的药物研发拥有重要治疗意义。