氧化磷酸化在细胞周期调控中的作用研究

The oxidative phosphorylation（OXPHOS） is necessary for cell growth,but there is not enough evidence to support that OXPHOS participates in the regulation of cell cycle. It is key for answering this question to comfirm the change of OXPHOS level with cell cycle program and the relationship between OXPHOS and cell cycle. We have discovered that the expression level of the mitochondrial transcription termination factor 2(mTERF2),one of the mTERF family,changes with cell cycle and inhibites the OXPHOS activation and cell growth. These fact suggest that OXPHOS may participate in the cell cycle. The present project will study the change of OXPHOS-related genes expression level and OXPHOS activity during cell cycle,and in further,comfirm the relationship between OXPHOS activation and cell cycle progression. This reserch will provide a new thought for explore cell cycle regulation mechanism.

线粒体的氧化磷酸化活性对细胞增殖是必要的，但它是否参与了细胞增殖周期的调控还没有足够的证据。回答这一问题的关键是线粒体氧化磷酸化水平是否随细胞周期而变化，并且明确它们之间的因果关系。本研究小组在前 2 个国家基金项目的资助下，发现线粒体转录终止因子家族成员 mTERF2 的表达水平随细胞周期而变化，并通过抑制线粒体基因的表达而降低氧化磷酸化活性，进而抑制细胞增殖。这显示细胞可能通过调控线粒体氧化磷酸化活性对细胞周期进行调控。本项目将在前期研究基础上，进一步研究细胞周期进程中氧化磷酸化相关基因的表达调控和氧化磷酸化活性的变化，以及与细胞周期调控的关系，进而探讨线粒体氧化磷酸化介导细胞周期调控的作用。本研究拓展了细胞周期调控这一重大科学问题的研究思路。

氧化磷酸化是细胞产生能量的主要方式，线粒体的氧化磷酸化活性对细胞增殖是必要的，但它与细胞周期调控的关系还不很明确。本项目将研究细胞周期进程中氧化磷酸化与细胞周期调控的关系，探讨线粒体氧化磷酸化介导细胞周期调控的作用。项目于2013年1月立项，经过4年的努力，现已完成项目计划所要求的全部研究内容。主要开展了以下的研究工作1. 筛选随细胞周期进程变化的氧化磷酸化相关基因，发现线粒体转录调控因子对细胞周期的应答变化较灵敏也最为显著，提示线粒体基因的转录及氧化磷酸化活性调控对细胞增殖有重要作用。2. 氧化磷酸化活性随细胞周期进程的变化而变化；在细胞周期进程中，线粒体数量，线粒体DNA拷贝数，氧化磷酸化活性及细胞周期蛋白都呈现周期性的变化，表明线粒体氧化磷酸化对细胞周期的引发非常重要。3. 线粒体转录终止因子（MTERF）在细胞周期调控及肿瘤发生中起重要作用；MTERF家族蛋白通过调控线粒体基因的转录，影响氧化磷酸化活性影响细胞增殖。不同蛋白的调控作用各异。研究还发现MTERF3的高表达可能与胃癌和非小细胞肺癌的发生和转移密切相关。4. 癌基因和抑癌基因通过调控或改变细胞的能量代谢途径，进而影响细胞的生长和增殖。5. 肿瘤细胞培养环境的变化会引起细胞能量状态和代谢方式的改变。无论是血清饥饿，低葡萄糖还是高乳酸都会引起细胞ATP水平和能量代谢方式的改变，这种改变是通过代谢调控基因的表达变化来实现的。以上研究表明氧化磷酸化在肿瘤细胞增殖过程起重要的作用，它们通过线粒体基因转录调控及氧化磷酸化活性调控影响细胞增殖。而细胞的能量状态和代谢方式也会随着细胞培养条件及微环境的变化而变化以适应新的环境。本项目为进一步深入开展肿瘤能量代谢与肿瘤增殖及转移的关系研究奠定了基础。项目执行期间发表研究论文11篇，其中4篇SCI，7篇中文核心期刊。培养博士研究生3名，硕士研究生4名，圆满完成预期的研究任务。