复旦大学，上海交大发表Molecular Cell：癌细胞代谢的新特征

　　

物通报道：复旦大学生科院，上海交通大学基础医学院的研究人员发表最新研究成果，揭示了一种重要的甲基化修饰对胰腺癌细胞谷氨酰胺代谢过程的影响，从而描述了肿瘤细胞代谢新的调控特征，对肿瘤代谢调控的临床应用具有重要的指导意义。

这一研究成果公布在Molecular Cell杂志上，文章的通讯作者是复旦大学生科院雷群英（Qun-Ying Lei）教授，上海交通大学程金科（Jin-Ke Cheng）教授，以及王义平博士（同时也是文章第一作者）。雷教授主要从事肿瘤代谢，Hippo-TAZ信号通路，蛋白质翻译后修饰调控机制及其生理病理效应等方面的研究，专访雷群英：肿瘤属于代谢性疾病。

胰腺癌被称为“癌症之王”，其五年存活率仅有3%到5%。近期研究表明，胰腺癌细胞的增殖高度依赖于葡萄糖和谷氨酰胺。值得注意的是，与其它肿瘤细胞不同，胰腺癌细胞采用了一条独特的谷氨酰胺代谢途径，但是以往对这条途径的调控机制并不清楚。

在这篇文章中，研究人员发现胰腺癌谷氨酰胺代谢通路中的苹果酸脱氢酶MDH1受到精氨酸甲基化的修饰，甲基化修饰可以通过抑制MDH1的聚合进而降低其催化活力。

而且他们还发现，蛋白精氨酸甲基转移酶PRMT4（又称CARM1）负责催化MDH1的甲基化过程，并降低胰腺癌细胞对谷氨酰胺的利用，抑制细胞增殖。更为重要的是，在临床胰腺癌组织中，CARM1呈现低表达状态；相应的MDH1处于低甲基化状态，具有较高的催化活力，表明MDH1的甲基化调控是一个潜在的胰腺癌治疗靶点。

这项研究发现了精氨酸甲基化酶CARM1可以对苹果酸脱氢酶MDH1进行甲基化修饰并降低其活性，进而抑制胰腺癌细胞的谷氨酰胺代谢过程，揭示了肿瘤细胞代谢新的调控特征，对肿瘤代谢调控的临床应用具有重要的指导意义。

作者简介：

雷群英
教授， 博士生导师
1993年获江西医学院预防医学专业学士学位， 1999年获苏州医学院生物化学与分子生物学专业硕士学位，2002年获复旦大学上海医学院生物化学与分子生物学专业博士学位。2002至2006年在美国加州大学洛杉矶分校作博士后研究， 2006年加入复旦大学。目前研究方向为肿瘤代谢， Hippo-TAZ信号通路，蛋白质翻译后修饰调控机制及其生理病理效应等。以项目负责人主持多项国家和地方项目包括国家自然科学基金、973子课题、上海市重点， 并入选上海市“浦江人才”，教育部“新世纪优秀人才”和上海卫生局“新****”。

程金科 1964年生，研究员。
1994-1997年，师从协和医科大学分子肿瘤学国家重点实验室吴旻院士，攻读细胞生物学博士，期间在国家“863”和“攀登”计划的资助下，主要从事肿瘤基因治疗的研究。1998-2002 年，在美国 M D Anderson Cancer Center 从事博士后研究工作期间，主要研究丝裂源激活的蛋白激酶(MAPK)介导的信号传导通路和蛋白质磷酸化修饰的调节机制。期间（2002-2004年），作为课题负责人承担美国国防部博士后基金课题：（编号: DAMD17-02-1-0449 01）。从2003 年至今，开展蛋白质的SUMO修饰的研究，主要集中在由SENP 参与的去SUMO 修饰过程，及其对SENP 的调节机制和生物学功能。

原文摘要：
Arginine Methylation of MDH1 by CARM1 InhibitsGlutamine Metabolism and Suppresses PancreaticCancer

Distinctive from their normal counterparts, cancer cells exhibit unique metabolic dependencies on glutamine to fuel anabolic processes. Specifically, pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) cells rely on an unconventional metabolic pathway catalyzed by aspartate aminotransferase, malate dehydrogenase 1 (MDH1), and malic enzyme 1 to rewire glutamine metabolism and support nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) production. Here, we report that methylation on arginine 248 (R248) negatively regulates MDH1. Protein arginine methyltransferase 4 (PRMT4/CARM1) methylates and inhibits MDH1 by disrupting its dimerization. Knockdown of MDH1 represses mitochondria respiration and inhibits glutamine metabolism, which sensitizes PDAC cells to oxidative stress and suppresses cell proliferation. Meanwhile, re-expression of wild-type MDH1, but not its methylation-mimetic mutant, protects cells from oxidative injury and restores cell growth and clonogenic activity. Importantly, MDH1 is hypomethylated at R248 in clinical PDAC samples. Our study reveals that arginine methylation of MDH1 by CARM1 regulates cellular redox homeostasis and suppresses glutamine metabolism of pancreatic cancer.