糖代谢是满足细胞生长繁殖的主要能量来源。正常组织细胞摄取周围环境中的葡萄糖后,首先通过糖酵解将葡萄糖转化为丙酮酸,在氧气充足的情况下,丙酮酸随即进入线粒体生成乙酰辅酶A,进而参与到线粒体三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAcycle)中,彻底氧化分解生成水和二氧化碳;在氧气缺乏的情况下,丙酮酸则大量转化为乳酸,分泌到胞外。而对于肿瘤细胞来说,无限制的快速增殖使得它们对能量和营养成分的需求更加迫切,因此,大多数肿瘤细胞会对糖代谢过程进行重新编程,主要体现在有氧糖酵解的增加,也就是所谓的瓦伯格效应(Warburg effect)——在氧气充足的情况下,细胞仍然以糖酵解作为主要的产能方式,将摄取的几乎所有葡萄糖转化为乳酸。NOK,即Novel Oncogene with Kinase-domain,是2004年从人扁桃体癌细胞中分离并命名的一种癌基因,属于受体蛋白酪氨酸激酶家族(Receptor Protein Tyrosine Kinases,RPTKs),已被证明能够促进体外细胞的增殖与转化,以及体内肿瘤的生成和转移。因此,NOK癌基因很可能也会引起细胞能量代谢的改变,然而,关于NOK介导的肿瘤能量代谢及其调控机制目前仍是个未知数。我们旨在从糖代谢的角度入手,探讨NOK促进肿瘤发生发展的新机制。在本研究课题中,我们利用瞬时表达NOK的HEK293T和NIH3T3细胞系、以及稳定表达NOK的BaF3细胞系作为研究模型,首次系统地分析了 NOK癌基因对糖代谢的调控作用及分子机制。结果提示,NOK癌基因可以明显增强这些细胞中的有氧糖酵解水平,这一现象在利用NOK转基因小鼠的血清进行葡萄糖/乳酸分析的实验中也得到了初步验证。随后,我们利用WesternBlot分析了四种葡萄糖转运蛋白GLUT1-4以及多种糖酵解酶的表达水平。结果显示,NOK介导的葡萄糖摄取增加可能主要通过GLUT4的转运作用来完成,同时,NOK能够选择性地促进某些关键酶类的表达上调,并且在不同的细胞系中存在一定差异。考虑到糖酵解过程与下游的线粒体功能密切相关,因此,NOK在促进有氧糖酵解的同时对线粒体中的三羧酸循环、氧化磷酸化等也可能产生影响。通过免疫荧光染色我们检测到了 NOK蛋白与线粒体的共定位。之后的线粒体功能检测结果表明,尽管NOK对三羧酸循环的影响比较小,但它可以显著抑制线粒体内的电子传递和氧化磷酸化过程,且这种抑制作用依赖于NOK的线粒体定位。最后,值得注意的是,我们发现NOK不仅可以促进丙酮酸脱氢酶复合体(Pyruvate Dehydrogenase Complex,PDC)由线粒体向细胞核的转移,而且增强了细胞核中的组蛋白乙酰化水平。这就提示,NOK癌基因介导的肿瘤代谢改变可能会通过核PDC相关的组蛋白乙酰化来介导下游靶基因的转录激活,最终促进细胞的增殖与恶性转化。综上所述,我们的研究首次从代谢的角度揭示了 NOK癌基因介导肿瘤发生和转移的机制,为靶向细胞糖代谢的肿瘤药物开发及生物治疗提供了新的思路和理论依据。干扰素α(Interferon α,IFN-α)作为一种细胞因子,不仅在调控机体免疫系统、诱导抗病毒先天免疫应答中发挥着重要作用,而且在抗肿瘤方面也有潜在的应用价值。研究报道,IFN-α可以促进某些肿瘤细胞的凋亡,且作为敏感剂已被用于治疗部分恶性肿瘤,如肝癌(HCC)、恶性黑色素瘤和肾癌(RCC)等。然而,IFN-α在治疗宫颈癌方面的应用及作用机制尚未明确。本研究中,我们利用人宫颈癌细胞系HeLa作为研究模型,探讨了 IFN-α对HeLa细胞凋亡的影响及其分子机制。初步结果显示,IFN-α能够明显抑制HeLa细胞的增殖,并促进其凋亡。通过Western Blot检测,我们发现IFN-α处理的HeLa细胞伴有明显的caspase 3活化、促凋亡蛋白Bim和切割的多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1(PARP1)表达上调、抗凋亡蛋白Bcl-xL表达下调。研究还显示IFN-α可促进细胞色素c由线粒体向胞浆的释放,提示内源性线粒体凋亡通路被激活。另外,IFN-α的刺激还导致了内质网应激凋亡途径中的标志性分子caspase 4的切割活化。我们利用RNA干扰(siRNA)技术抑制caspase 4的表达之后,细胞总凋亡率明显降低,但并未影响内源性线粒体凋亡通路的活化。然而,IFN-α处理HeLa细胞后,并未检测到外源性死亡受体凋亡通路的标志性分子caspase 8和caspase 10的显著变化,提示IFN-α诱导的HeLa细胞凋亡可能不依赖于外源性通路。现有结果表明,IFN-α可以同时激活内源性线粒体凋亡途径和caspase4相关的ER-Stress凋亡途径,从而导致HeLa细胞凋亡。综上所述,本研究明确了 IFN-α对宫颈癌细胞系HeLa的凋亡作用,首次系统地阐述了 IFN-α诱导HeLa细胞凋亡发生的分子机制,揭示其可能具有抵抗宫颈癌的特性,为后续动物实验和临床应用提供了线索。