[发明专利]检查和控制哺乳动物生物体中哺乳动物乳酸发酵过程/需氧葡萄糖发酵代谢途径的方法

说明书

本发明涉及(1)定性和定量检测哺乳动物个体(患者，哺乳动物生物体)中哺乳动物乳酸发酵过程或哺乳动物需氧葡萄糖发酵代谢途径的方法，(2)检查和控制(即抑制或激活)所述过程/途径的方法，和(3)该过程/途径的抑制剂和激活剂。

本发明是基于新的科学发现，即(1)迄今为止仅仅从原核细胞(例如乳杆菌)知道的代谢途径，也存在于哺乳动物生物体即哺乳动物细胞中，所述代谢途径包含葡萄糖向乳酸的产能分解，尽管存在足够的游离(分子)氧，且存在生物可利用的即有氧条件，和(2)酶TKTL1是所述新葡萄糖发酵代谢的示踪酶。

在缺氧的情况下，哺乳动物细胞能将葡萄糖分解成乳酸，最终导致肌肉疼痛。该厌氧葡萄糖降解是通过糖酵解途径进行的。在20世纪二十年代，Otto Warburg发现，在有足够利用量的氧存在下，哺乳动物细胞也能将葡萄糖分解成乳酸，即甚至在有足够量的游离的生物可利用的氧存在下，哺乳动物细胞能将葡萄糖发酵成乳酸。他在肿瘤组织以及某些健康组织(如视网膜和睾丸)中，观察到在有氧情况下该厌氧的葡萄糖至乳酸降解途径。由于历史原因，甚至在有氧存在下该葡萄糖至乳酸的降解称作需氧糖酵解或Warburg效应。由于起点和终点(葡萄糖和乳酸)与在缺氧情况下通过糖酵解途径的葡萄糖至乳酸发酵相同，已经将乳酸生成解释为糖酵解途径的结果。但是，在导致本发明的试验过程中，显而易见的是，甚至在有氧存在下，是TKTL1转酮酶允许葡萄糖降解或葡萄糖发酵成乳酸，且该葡萄糖途径与糖酵解途径明显不同。

Coy等已经在几年前(即1996年)发现了TKTL1转酮酶基因(Genomics 32,309-316)。由于在预测的编码外显子中的终止密码子，在序列数据库中已经将TKTL1转酮酶基因注解为拟基因。尽管如此，在2002年，Coy证实了TKTL1基因会编码酶活性的转酮酶。TKTL1转酮酶与2种其它已知人转酮酶TKT和TKTL2在系统发育上同源。但是，所有3种转酮酶由不同的基因编码，在人类中，TKT的基因位于染色体3上，TKTL2的基因位于染色体4上，TKTL1的基因位于染色体X的Xq28带。

酶TKTL1在哺乳动物细胞中的一个最重要的功能是其在有氧存在下(即在有氧条件下)葡萄糖至乳酸的发酵过程中的催化剂功能。TKTL1是新的、最近首次发现的所谓的哺乳动物需氧葡萄糖发酵代谢途径或哺乳动物乳酸发酵过程的示踪酶。在下文中，该新发现的途径称作哺乳动物需氧葡萄糖发酵代谢途径，或缩写成mam-aGF。

mam-aGF的细节如下：

含有TKTL1和甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPD)的蛋白复合物允许非氧化性的葡萄糖降解。在TKTL1表达细胞中，电子转移不涉及线粒体，并允许不依赖于线粒体的ATP生产。使用抗-TKTL1化合物，或抑制性的硫胺类似物，或对苯醌类(parabenzoquinons)(或苯醌-衍生物)，可以抑制这样的不依赖于线粒体的ATP生产(更具体地，例如在具有基于TKTL1的糖代谢的肿瘤中)。

使用人TKTL1蛋白，本专利申请的发明人证实，在单底物反应中使用X5P作为唯一碳源形成甘油醛-3-磷酸。

通过TKTL1对X5P的代谢，导致乙酰基-CoA的形成。在有氧条件下的厌氧葡萄糖降解产生乳酸，并构建了富含能量的化合物乙酰基-CoA。然后，丙酮酸脱氢酶复合物例如受到乙酰基-CoA的抑制，结果，丙酮酸主要被还原成乳酸。

在图13和图14中，给出了完整mam-aGF的图解。

关于mam-aGF的示踪酶TKTL1的细节如下：

在导致本发明的试验过程中，使用特异性地检测TKTL1蛋白的新的单克隆抗体(Linaris Biologische Produkte GmbH，Wertheim)，在蛋白水平鉴别了不同的TKTL1同种型。

TKTL1蛋白同种型是多蛋白复合物的一部分。在该复合物中，TKTL1也结合转酮酶不相关的蛋白，如甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)，DNA酶X(DNA酶1-样-1)，Akt(＝蛋白激酶B)；组蛋白，组蛋白脱乙酰酶，淀粉状蛋白前体蛋白和肌动蛋白结合蛋白。