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碳水化合物结合蛋白半乳糖凝集素-3如何可能作为一种糖尿病和致癌因素仍有待研究。
2022年12月8日，首都医科大学尚永丰团队在Nature Communications发表题为“Intracellular galectin-3 is a lipopolysaccharide sensor that promotes glycolysis through mTORC1 activation”的研究论文，该研究报道了细胞内半乳糖凝集素-3与Rag GTPases和溶酶体上的调节因子相互作用。研究发现半乳糖凝集素-3感应脂多糖(LPS)，促进Rag GTPases和Ragulator的相互作用，导致mTORC1的激活，发现脂多糖/半乳糖素-3-Rag GTPases/Ragulator-mTORC1轴调节包括GLUT1、HK2和PKM2在内的一系列基因，这些基因在葡萄糖摄取和糖酵解中起关键作用。
事实上，半乳糖凝集素-3的缺乏严重损害了脂多糖促进的糖酵解。HK2在糖尿病患者中的表达显著降低，在包括肝细胞癌(HCC)在内的多种癌症中，galectin-3均高表达，其表达水平与HK2、PKM2呈正相关，与HCC患者预后呈负相关。总之，该研究揭示了半乳糖凝集素-3是LPS的传感器，mTORC1信号的重要调节因子，以及葡萄糖代谢的关键调节因子。
Galectin-3是β-半乳糖苷结合蛋白家族的成员。半乳糖凝集素-3在人体组织中广泛表达，并表现出依赖于其亚细胞区隔化的多方面功能。细胞外半乳糖凝集素-3被认为通过特异性识别细胞表面的复杂碳水化合物来介导细胞粘附和细胞-细胞相互作用，而细胞内半乳糖凝集素-3参与细胞凋亡、自噬和炎症。最近的研究表明半乳糖凝集素-3参与细胞代谢，并与糖尿病和癌症有关。据报道，半乳糖凝集素-3缺乏与糖代谢失调有关，并加剧高血糖，因此提出半乳糖凝集素-3有利于葡萄糖稳态，在营养过量时对糖尿病的发生有保护作用。在包括肝细胞癌(HCC)和三阴性乳腺癌在内的许多类型的癌症中，半乳糖凝集素-3高表达，并与这些癌症的发展有关。事实上，半乳糖凝集素-3已被研究为这些恶性肿瘤的潜在标志物。然而，半乳糖凝集素-3这些病理生理活动的分子机制仍有待进一步研究。雷帕霉素复合物1 (mTORC1)丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶是细胞生长和机体稳态的主要调节因子。实际上，mTORC1接收来自生长因子、氨基酸、葡萄糖、胆固醇和细胞能量状态的各种不同信号，通过激活其下游靶标来调节一系列合成代谢和分解代谢过程。因此，mTORC1信号通路的失调或功能障碍与各种病理状态相关，包括糖尿病和癌症。mTORC1参与细胞内和细胞外刺激的感知和整合的分子事件是极其复杂的。近年来，对mTORC1整合溶酶体表面氨基酸信号的分子机制的研究取得了很大进展然而，由于溶酶体表面的mTORC1系统极其庞大且高度复杂，其代谢调控仍有待阐明。脂多糖(LPS)是革兰氏阴性菌细胞膜外壁的组成部分。血中LPS水平随肠道菌群的变化而波动，高水平LPS与慢性亚临床炎症过程、肥胖、糖代谢改变甚至癌症相关。研究表明，LPS与糖尿病和癌症有着不可分割的联系，LPS水平升高对某些糖尿病的发展具有保护作用。然而，LPS如何影响葡萄糖代谢并与糖尿病和癌症有关仍有待研究。在该研究中发现细胞内半乳糖凝集素-3感知LPS以促进Rag GTPases和Ragulator在溶酶体上的相互作用，导致Rag GTPases的激活，mTOR的溶酶体负载和mTORC1信号的激活。该研究发现脂多糖/半乳糖素-3-Rag GTPases/Ragulator-mTORC1轴调控了一组基因，包括GLUT1(葡萄糖转运蛋白成员1)，HK2(己糖激酶2)和PKM2(丙酮酸激酶M2)，这些基因代表了糖酵解相关基因的特征。研究者探索了该轴在细胞糖酵解、糖尿病和癌症中的临床病理意义，并揭示了半乳糖凝集素-3在糖尿病和肿瘤发生中的关键作用。半乳糖凝集素-3在HCC中过表达以激活mTORC1并促进糖酵解（图源自Nature Communications ）总之，该研究揭示了半乳糖凝集素-3是LPS的传感器，mTORC1信号的重要调节因子，以及葡萄糖代谢的关键调节因子。https://doi.org/10.1038/s41467-022-35334-x
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