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近年来靶向代谢酶在肿瘤治疗中的特异性和有效性得到广泛验证，其中磷酸戊糖途径的首个关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PD)在肿瘤发生和肿瘤耐药中的作用也越来越受到重视。本研究希望通过找到靶向G6PD及其相关调控蛋白的分子机制，为改善肿瘤耐药提供理论依据。我们通过药物敏感性测试验证了G6PD的酶活对肿瘤细胞耐药起到了不可或缺的作用，而有关G6PD酶活调控机制的筛选发现在结直肠癌耐药样本中G6PD的386位赖氨酸的乙酰化下降与活性上升相关。由于代谢酶的乙酰化普遍存在，而这种可逆的翻译后修饰(PTM)通过调控不同代谢通路中关键酶的功能，参与了细胞各项生理活动。我们随之对G6PD的386位赖氨酸进行了完整的乙酰化调控研究，主要利用乙酰化功能模拟或缺失的突变体进行比较，并用特异性乙酰化抗体验证该位点的乙酰化水平变化。结果确认了G6PD的386位赖氨酸存在乙酰化修饰，并且发现386位赖氨酸乙酰化后通过影响G6PD的二聚体形成降低了酶的活性。在化疗药物处理过程中，是G6PD的386位赖氨酸乙酰化下降稳定了G6PD二聚体的功能单元，通过持续产生NADPH维持细胞内GSH含量，降低了由化疗药物带来的氧化压力即ROS水平，阻止细胞因氧化还原失衡发生凋亡，从而使细胞耐药。我们分别用去乙酰化酶抑制剂初筛并设计了所有去乙酰化酶的小干扰RNA库进一步深入研究，确认了调控G6PD的386位赖氨酸的去乙酰化酶是HDAC3。最后我们在细胞和体内实验验证了已知HDAC抑制剂SAHA联合化疗药物可进一步抑制肿瘤生长并改善耐药的效果，并证实是依赖于G6PD的386位赖氨酸乙酰化调控的耐药机制。由于G6PD本身具有重要的生理功能，在实际研发靶向药物时较为困难，我们找到与耐药相关位点的乙酰化上游调控分子后，为开发降低G6PD活性的药物并改善肿瘤耐药现状提供了可能。本课题从代谢酶G6PD入手，主要研究了其386位赖氨酸乙酰化修饰对活性的调节作用，以及G6PD活性影响结直肠癌细胞对化疗药物敏感性的具体机制，并探寻了可能改善耐药的分子靶点和联合用药手段，对结直肠癌肿瘤耐药的机制研究有了更深入的认识，并为临床治疗提供了基础。