热休克蛋白60(HSP60)是热休克蛋白家族的主要成员之一,其主要功能是在线粒体中作为分子伴侣帮助线粒体蛋白质折叠或去折叠,从而维持线粒体内蛋白的稳态。我们前期的研究证明HSP60在肾透明细胞癌(ccRCC)组织中低表达,且HSP60敲低对293T细胞和ccRCC细胞的生长有促进作用。在本研究中,我们通过分析TCGA数据库中的临床数据发现ccRCC中HSP60低表达和病人的低生存率相关。通过建立HSP60敲低和过表达的ccRCC细胞系,我们确认HSP60敲低促进ccRCC细胞的生长,而过表达抑制细胞的生长。为了进一步研究HSP60表达对ccRCC细胞代谢的影响,我们利用同位素示踪技术,结合代谢组学,蛋白质组学等手段对HSP60敲低促进ccRCC细胞生长的机理进行研究。首先我们建立了基于高分辨质谱的稳定同位素示踪的非靶向代谢物鉴定方法流程,该方法利用“Isotopic”程序结合代谢平台的代谢物库可以将被同位素标记上的代谢物鉴定出来。我们将这个方法应用到293T细胞进行测试,用~(13)C_6-葡萄糖或~(13)C_5-谷氨酰胺进行追踪,分别鉴定到54或43个被~(13)C标记上的代谢物,并发现这些标记的代谢产物主要集中在中心碳代谢通路上。利用这个方法我们发现HSP60敲低在ccRCC细胞中降低了从糖酵解到TCA的代谢流,而代谢组学和蛋白质组学也发现HSP60敲低后ccRCC细胞发生了Warburg效应,主要反映在糖酵解过程增强而线粒体氧化磷酸化提供的ATP减少。~(13)C_5-谷氨酰胺示踪结果显示HSP60敲低使线粒体增加了谷氨酰胺的利用,从而加强了线粒体生物合成的功能。谷氨酰胺在TCA循环中两个方向上的代谢都增强了:Gln→α-KG→OAA→Asp和Gln→α-KG→ISO→乙酰-CoA,分别促进了核苷酸的从头合成和脂质的合成。同时,由谷氨酰胺合成的谷胱甘肽也增加,从而更有效的抑制HSP60敲低造成的过量ROS对细胞的伤害。进一步研究发现HSP60敲低激活了MEK/ERK/c-Myc途径促进了谷氨酰胺酶的表达从而提高了谷氨酰胺代谢,并使得谷氨酰胺酶的抑制剂对HSP60敲低的ccRCC细胞发挥更有效的杀伤作用。综上所述,我们的结果证明HSP60敲低促进ccRCC细胞发生代谢重编程,提高了线粒体的生物合成功能,使细胞更加依赖于谷氨酰胺为原料的核酸,脂质和谷胱甘肽的合成从而促进了癌细胞的生长。