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丙酮酸激酶（Pyruvate kinase,PK）是糖酵解过程最后一步的限速酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸（Phosphoenolpyruvate,PEP）向丙酮酸的转化。M2型丙酮酸激酶（Pyruvate kinase M2,PKM2）是PK家族的一种亚型,在胚胎组织与肿瘤细胞中特异性高表达。已有大量证据表明,PKM2在肿瘤细胞的代谢重编程中发挥关键作用。目前已知,PKM2的活性可以被多种翻译后修饰,如磷酸化、乙酰化等调控。本实验室的前期工作表明,O-GlcNAc修饰能够促进肿瘤细胞的增殖,而PKM2的O-GlcNAc修饰可能发挥了重要的作用。通过质谱分析检测到,T405/S406是PKM2发生O-GlcNAc修饰的位点。后续实验表明,PKM2 T405/S406突变后,并不能完全消除O-GlcNAc修饰,说明PKM2尚有其他的O-GlcNAc修饰位点。通过对PKM2晶体结构的解析发现,T405/S406位于PKM2四聚体亚基间的接触面,其O-GlcNAc修饰恰好可以破坏PKM2四聚体亚基间主要作用力,使其解聚为二聚体和单体,进而调节其活性。为探究PKM2的T405/S406的O-GlcNAc修饰是否对促进肿瘤细胞增殖发挥重要作用以及其可能的作用机制,我们首先构建了PKM2 knockdown稳转细胞系,并进而建立了PKM2WT与PKM2T405A/S406Arescue稳转细胞系。实验结果表明,PKM2T405A/S406A稳转细胞系的O-GlcNAc水平明显下调,且伴随着肿瘤细胞增殖速率的显著下降,证明了PKM2 T405/S406的O-GlcNAc修饰对肿瘤细胞增殖具有重要作用。随后的实验表明,PKM2 T405/S406的O-GlcNAc修饰能够促进Stat3 Y705发生磷酸化修饰,使其得以活化,进而促进其靶基因MEK5的高表达。由于MEK5可以进一步激活与细胞增殖相关的信号通路,因此,我们的实验结果为PKM2的T405/S406的O-GlcNAc修饰促进肿瘤细胞增殖的作用提供了一种可能的机制。本研究不仅有助于深化对PKM2在肿瘤细胞代谢重编程中作用机制的理解,而且还为进一步探究肿瘤细胞代谢重编程与细胞增殖的关系提供了有价值的工作基础。