黄胸鼠Ldha基因的克隆、原核表达及酶学性质研究

倪玉芳，张树军，方天星，万军，陈洁，曾凡才*

(1.西南医科大学基础医学院生物化学与分子生物学实验室，四川泸州646000；2.西南医科大学附属医院核医学科，四川泸州646000)

乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，LDH)主要催化丙酮酸和乳酸之间相互转变的可逆反应，是生物体内参与糖的无氧氧化和糖异生两大代谢途径的重要酶(Khanetal.，2020)。研究认为肿瘤是一种代谢病，LDH作为肿瘤细胞有氧酵解途径中的重要酶，在肿瘤的发生、发展、治疗和诊断中发挥作用(Fengetal.，2018)。LDH作为一个在从低等生物到高等生物中都普遍存在的酶，由Ldha、Ldhb、Ldhc和Ldhd4种基因编码，其中与人类关系最密切、表达最普遍的是由Ldha和Ldhb基因编码的 M和H 2种亚基形成的四聚体同工酶，这2种蛋白亚基可组合形成LDH1(H4)、LDH2(H3M1)、LDH3(H2M2)、LDH4(H1M3)和LDH5(M4)5种同工酶(Valvonaetal.，2016)。这5种同工酶分别以丙酮酸和乳酸作为底物的Km不同，其功能也有所不同。全部由Ldha基因编码的LDH5同工酶与丙酮酸亲和力大，主要催化丙酮酸向乳酸转变，它是催化肿瘤细胞有氧酵解途径的主要酶。因此，Ldha基因在肿瘤细胞中一般会高表达，以形成更多LDH5同工酶。由于LDH在糖分解代谢途径中的特殊位置，如果抑制其活性不会影响正常细胞通过糖的有氧氧化供能，但会抑制肿瘤细胞通过有氧酵解供能且不能再提供肿瘤细胞所需的酸性微环境。因此，LDH被认为是抗肿瘤的理想靶点之一(Augoffetal.，2015)。许多研究都希望找到能抑制LDH的药物，但尚未见正式上市应用于临床的LDH抑制剂药物(丘金梅等，2020)。其中一个原因是LDH的结构与催化机制的关系并未完全清楚，特别是不同物种LDH氨基酸序列之间的差异与酶的催化机制和酶学性质等的关系还不清楚。……