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PCK2通过SLC38A2介导的谷氨酰胺摄取促进非小细胞肺癌细胞恶性表型

阮丽波 徐克旺 赵敏君 张帆 曾文珺 张海燕

阮丽波, 徐克旺, 赵敏君, 张帆, 曾文珺, 张海燕. PCK2通过SLC38A2介导的谷氨酰胺摄取促进非小细胞肺癌细胞恶性表型[J]. 昆明医科大学学报.
引用本文: 阮丽波, 徐克旺, 赵敏君, 张帆, 曾文珺, 张海燕. PCK2通过SLC38A2介导的谷氨酰胺摄取促进非小细胞肺癌细胞恶性表型[J]. 昆明医科大学学报.
Libo RUAN, Kewang XU, Minjun ZHAO, Fan ZHANG, Wenjun ZENG, Haiyan ZHANG. PCK2 Promotes Malignant Phenotypes of Non-Small Cell Lung Cancer Cells via SLC38A2-Mediated Glutamine Uptake[J]. Journal of Kunming Medical University.
Citation: Libo RUAN, Kewang XU, Minjun ZHAO, Fan ZHANG, Wenjun ZENG, Haiyan ZHANG. PCK2 Promotes Malignant Phenotypes of Non-Small Cell Lung Cancer Cells via SLC38A2-Mediated Glutamine Uptake[J]. Journal of Kunming Medical University.

PCK2通过SLC38A2介导的谷氨酰胺摄取促进非小细胞肺癌细胞恶性表型

基金项目: 云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项基金(202201AY070001-236);云南省张存泰专家工作站(202405AF140057);云南省第一人民医院临床医学研究中心开放项目(2023YJZX-LN16);云南省第一人民医院临床医学研究中心开放项目(2022YJZX-LN17)
详细信息
    作者简介:

    阮丽波(1971~),女,云南玉溪人,博士,主任医师,主要从事肺肿瘤研究工作

    通讯作者:

    曾文珺,E-mail:3020925649@qq.com

    张海燕,E-mail:13888500793@163.com

  • 中图分类号: R734

PCK2 Promotes Malignant Phenotypes of Non-Small Cell Lung Cancer Cells via SLC38A2-Mediated Glutamine Uptake

  • 摘要:   目的  探讨在低糖环境下,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶2(phosphoenolpyruvate carboxykinase2,PCK2)调控谷氨酰胺(glutamine,Gln)转运的分子机制及其对非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)细胞恶性行为的影响。  方法  在人NSCLC细胞系A549上构建PCK2稳定敲低细胞系(KD组)及阴性对照(NC组)。所有体外实验均独立重复3次 (n = 3)。采用PRM蛋白质组学、Western blot和双荧光素酶报告基因实验检测PCK2对溶质载体家族38成员2(solute carrier family 38 member 2,SLC38A2)转录和蛋白表达的影响。在低糖条件 (1000 mg/L葡萄糖) 下,通过MTT法、划痕实验和流式细胞术分析细胞增殖、迁移和凋亡。最后设置Gln补充组(KD+Gln组)和SLC38A2过表达组(KD+SLC38A2组)进行功能挽救实验。  结果  PCK2敲低后,SLC38A2启动子活性下降约60%(P < 0.0001),蛋白表达亦显著降低(P < 0.01)。低糖条件下,KD组细胞增殖受抑制,24 h迁移率(约20%)显著低于NC组(约55%,P < 0.0001),凋亡率(约13%)显著高于NC组(约4.5%,P < 0.0001)。补充Gln或过表达SLC38A2均能显著逆转上述现象,使迁移率恢复至约50%(P < 0.01 vs. KD组),凋亡率降至约5.5%(P < 0.0001 vs. KD组)。  结论  在低糖状态下,PCK2通过在转录水平上调控SLC38A2的表达,维持Gln摄取,从而促进NSCLC细胞的增殖、迁移和存活。PCK2-SLC38A2轴揭示了肿瘤代谢重编程的新机制,可能是一个潜在的NSCLC治疗靶点。
  • 图  1  PCK2对肺癌细胞中Gln转运蛋白表达的影响 (n = 3,$\bar x \pm s $)

    A:使用qPCR验证对照(NC)组和PCK2敲低(KD)组中PCK2 mRNA表达水平;B:使用Western blot验证NC组和KD组中的相对PCK2蛋白表达水平;C:使用PRM靶向蛋白质组学定量Gln转运蛋白在NC组和KD组中的表达;D:PRM靶向蛋白质组学中Gln转运蛋白在NC组和KD组中的定量结果(KD/NC);E:使用Western blot验证Gln转运蛋白在NC组和KD组中的蛋白水平,确认PRM结果;F:双荧光素酶实验验证PCK2对SLC38A2表达的影响。*P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001; ****P < 0.0001。

    Figure  1.  Effect of PCK2 on the expression of glutamine transporter proteins in lung cancer cells (n = 3,$\bar x \pm s $)

    图  2  SLC38A1和SLC38A2表达水平与NSCLC患者总生存期的关系

    A:SLC38A1在LUAD (Logrank P = 0.015) 和LUSC (Logrank P = 0.56) 患者中的生存曲线;B:SLC38A2在LUAD (Logrank P = 0.021) 和LUSC (Logrank P = 0.47) 患者中的生存曲线。

    Figure  2.  Relationship between expression levels of SLC38A1 and SLC38A2 and overall survival in NSCLC patients

    图  3  PCK2调控及Gln供应恢复对低糖条件下肺癌细胞增殖、迁移和凋亡的影响 (n = 3,$\bar x \pm s $)

    A:使用MTT法评估不同组别(NC、KD、KD+Gln)在5 d内的细胞增殖;B:使用创伤愈合实验评估细胞迁移率,在0 h、8 h和24 h进行观察。实验组:NC、KD、KD+Gln。左图为代表性图像,右图为定量结果;C:使用流式细胞术检测细胞凋亡率。实验组:NC、KD、KD+Gln。左图为代表性图,右图为定量结果。与NC组比较,**P < 0.01,****P < 0.0001,与KD组比较,##P < 0.01,####P < 0.0001。

    Figure  3.  Effects of PCK2 knockdown and glutamine supply restoration on proliferation,migration,and apoptosis of lung cancer cells under low-glucose conditions (n = 3,$\bar x \pm s $)

    图  4  恢复Gln转运蛋白(SLC38A2)表达对低糖条件下PCK2敲低肺癌细胞增殖、迁移和凋亡的影响 (n = 3,$\bar x \pm s $)

    A:使用qPCR验证NC、KD和KD+SLC38A2组的PCK2敲低效率;B:使用qPCR验证SLC38A2过表达效率;C:使用MTT法评估NC、KD和KD+SLC38A2组在5 d内的细胞增殖;D:使用创伤愈合实验评估细胞迁移率,在0 h、8 h和24 h时点进行观察。实验组:NC、KD、KD+SLC38A2。左图为代表性图像,右图为定量结果;E:使用流式细胞术检测细胞凋亡率。实验组:NC、KD、KD+SLC38A2。左图为代表性图,右图为定量结果。与NC组比较,**P < 0.0;***P < 0.001; ****P < 0.0001;与KD组比较,##P < 0.01; ###P < 0.001; ####P < 0.0001;ns为差异无统计学意义。

    Figure  4.  Effects of restoring glutamine transporter (SLC38A2) expression on proliferation,migration,and apoptosis of PCK2-knockdown lung cancer cells under low-glucose conditions (n = 3,$\bar x \pm s $)

    表  1  qRT-PCR 引物表

    Table  1.   Primer sequences used for qRT-PCR

    基因引物序列(5'→3'
    PCK2Forward (F)GTGGGGGATGATATTGCTTG
    PCK2Reverse (R)TGGTCTCAGCCACATTGGTA
    SLC38A2Forward (F)AGTTGCCTTTGGTGATCCAG
    SLC38A2Reverse (R)CAGGACACGGAACCTGAAAT
    GAPDHForward (F)CAGCCTCAAGATCATCAGCA
    GAPDHReverse (R)ATGATGTTCTGGAGAGCCCC
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    表  2  UALCAN分析SLC38A1和SLC38A2与NSCLC的相关性

    Table  2.   UALCAN analysis of the associations between SLC38A1/SLC38A2 expression and NSCLC

    基因 亚型 UALCAN
    P
    高表达组中位
    生存期 (月)
    高表达组
    95%CI (月)
    低表达组
    中位生存期 (月)
    低表达组
    95%CI (月)
    GEPIA2 Logrank
    P
    SLC38A2 LUAD 0.0053 130 120~160 180 150~210 0.021*
    LUSC 0.92 180 170~210 190 170~210 0.47
    SLC38A1 LUAD 0.19 130 120~150 170 150~200 0.015*
    LUSC 0.44 200 150~220 210 170~230 0.56
      *P < 0.05。
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2025-08-25

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