2-Deoxy-D-glucose（2-DG）的作用機(jī)制及在糖酵解抑制研究中的作用

瀏覽次數(shù)：364　發(fā)布日期：2025-6-11　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

2-Deoxy-D-glucose（2-DG，2-脫氧-D-葡萄糖，AbMole，M5140）是一種葡萄糖類似物，作為葡萄糖代謝抑制劑，主要通過作用于己糖激酶來抑制糖酵解過程。它在科研領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，涉及多個(gè)生物學(xué)過程和疾病模型的研究。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、2-Deoxy-D-glucose（2-DG）作用機(jī)制

2-DG（2-脫氧-D-葡萄糖，AbMole，M5140）在分子結(jié)構(gòu)上與葡萄糖非常相似，僅在2號(hào)位缺失了一個(gè)氧原子。進(jìn)入細(xì)胞后，可被己糖激酶磷酸化，生成的2-DG-6P不能像葡萄糖-6-磷酸那樣順利進(jìn)入后續(xù)的糖酵解代謝途徑，從而在細(xì)胞內(nèi)積累。隨著2-DG6P 濃度的升高，它會(huì)反饋性地抑制己糖激酶的活性，導(dǎo)致葡萄糖磷酸化受阻，進(jìn)而抑制整個(gè)糖酵解過程。

圖 1. Schematic showing the distribution of glycolytic enzymes in various subcellular compartments[1].

二、2-Deoxy-D-glucose（2-DG）的研究應(yīng)用

1. 2-DG抑制細(xì)胞增殖與誘導(dǎo)凋亡

2-DG（2-脫氧-D-葡萄糖，AbMole，M5140）可顯著抑制細(xì)胞增殖，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。2-Deoxy-D-glucose可抑制多種腫瘤細(xì)胞系的增殖，如胰腺癌細(xì)胞MIA PaCa2、BxP-3、ASPC-1，卵巢癌細(xì)胞OVCAR-3、HEY、SK-OV-3等。也有文獻(xiàn)表明2-DG能夠破壞線粒體膜電位，促進(jìn)細(xì)胞色素c的釋放，激活caspase-3，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

2. 2-DG用于代謝途徑調(diào)控研究

2-DG（2-Deoxy-D-glucose，AbMole，M5140）常被用于研究細(xì)胞內(nèi)代謝途徑的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。例如，在腫瘤細(xì)胞中，異常活躍的糖酵解是其重要的代謝特征之一。利用2-DG抑制腫瘤細(xì)胞的糖酵解后，可抑制腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)和相關(guān)代謝通路的變化，如乳酸代謝和腫瘤細(xì)胞中相關(guān)蛋白的乳酸修飾。通過此類研究，有助于開發(fā)針對(duì)腫瘤細(xì)胞異常代謝的干預(yù)策略。除了上述功能，2DG還會(huì)對(duì)細(xì)胞內(nèi)的其他代謝途徑產(chǎn)生影響。例如，研究發(fā)現(xiàn)2-DG處理細(xì)胞后，磷酸戊糖途徑（PPP）代謝物的水平會(huì)增加。這是因?yàn)樘墙徒馐茏�，�?xì)胞為了維持正常的代謝功能，會(huì)通過調(diào)節(jié)代謝途徑，促使葡萄糖-6-磷酸更多地流向PPP途徑，以滿足細(xì)胞對(duì) NADPH 等物質(zhì)的需求。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國家心血管研究中心和美國哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。

3. 2-DG用于放射性示蹤研究

2-DG（2-Deoxy-D-glucose，AbMole，M5140）可與核素結(jié)合，形成放射性示蹤劑。通過正電子發(fā)射斷層掃描（PET）技術(shù)，能夠觀察其在組織和器官中的分布情況。在科研中，這種放射性示蹤方法被廣泛應(yīng)用于研究生物體內(nèi)的葡萄糖代謝分布。例如，在研究動(dòng)物模型的大腦葡萄糖代謝時(shí)，注射核素標(biāo)記的2-DG后，利用 PET 成像可以清晰地顯示不同腦區(qū)對(duì)葡萄糖類似物的攝取差異，從而了解大腦在不同生理狀態(tài)下的能量代謝活躍區(qū)域。這對(duì)于研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制、作用靶點(diǎn)以及大腦功能分區(qū)等方面具有重要意義。此外，在腫瘤研究中，腫瘤細(xì)胞通常具有比正常細(xì)胞更高的葡萄糖攝取能力，通過核素標(biāo)記2-DG，能夠更準(zhǔn)確地定位動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的腫瘤組織，評(píng)估腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移情況。

三、范例詳解

1. J Transl Med. 2024 Aug 12;22(1):754.

上海交通大學(xué)、上海分子醫(yī)學(xué)工程技術(shù)中心的科研人員在上述文章中以胃癌原發(fā)腫瘤、淋巴轉(zhuǎn)移瘤為起始細(xì)胞，分別建立了腫瘤類器官模型（SPDO1P和SPDO1LM），通過STRs分析、核型分析、全外顯子測(cè)序（WES）和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scRNA-seq）等技術(shù)，對(duì)類器官模型進(jìn)行了遺傳和表型特征的分析。并使用CCK-8方法測(cè)試了類器官對(duì)氟尿嘧啶（5-Fu）、鉑類和紫杉醇的敏感性。在實(shí)驗(yàn)中，科研人員發(fā)現(xiàn)SPDO1M類器官中存在過度激活的糖酵解通路，并使用AbMole的2-Deoxy-D-glucose（2-DG，AbMole，M5140）處理SPDO1M類器官，結(jié)果表明2-Deoxy-D-glucose可抑制類器官細(xì)胞的糖酵解和乳酸的產(chǎn)生[2]。

圖 2The lactate concentrations of both organoids significantly declined upon 2-deoxy-D-glucose (DG, 1 mM, 72 h) treatment[2].

2. Front Immunol. 2021 Feb 25;12:620365.

浙江大學(xué)的科研人員在上述研究中探討了中性粒細(xì)胞在急性慢性肝衰竭（ACLF）模型中的作用，并研究了中性粒細(xì)胞的數(shù)量、表型、轉(zhuǎn)錄組和功能的變化與ACLF短期預(yù)后的關(guān)系�？蒲腥藛T還發(fā)現(xiàn)上述模型中性粒細(xì)胞的吞噬、脫顆粒、NET（Neutrophil Extracellular Trap，中性粒細(xì)胞胞外陷阱）形成和細(xì)胞因子產(chǎn)生等功能存在異常變化。因此，實(shí)驗(yàn)人員探討了代謝重編程是否能夠逆轉(zhuǎn)中性粒細(xì)胞的功能異常，在實(shí)驗(yàn)中使用了來自AbMole的2-Deoxy-D-glucose（2-DG，AbMole，M5140）抑制糖酵解[3]。

圖 3. The effect of glycolysis inhibition on neutrophil extracellular trap (NET) formation[3].

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參考文獻(xiàn)及鳴謝

[1] Shanmugasundaram Ganapathy-Kanniappan, Jean-Francois H. Geschwind, Tumor glycolysis as a target for cancer therapy: progress and prospects, Molecular cancer 12(1) (2013) 152.

[2] R. Yang, Y. Qi, W. Kwan, et al., Paired organoids from primary gastric cancer and lymphatic metastasis are useful for personalized medicine, Journal of translational medicine 22(1) (2024) 754.

[3] W. Wu, S. Sun, Y. Wang, et al., Circulating Neutrophil Dysfunction in HBV-Related Acute-on-Chronic Liver Failure, Frontiers in immunology 12 (2021) 620365.

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