天冬氨酸是細(xì)胞增殖的限幅器
日期：2015-08-06 11:33:35
線粒體是眾所周知的角色強(qiáng)國(guó)在我們的細(xì)胞,使用呼吸釋放的能量在我們所吃的食物和捕獲分子能量的三磷酸腺苷,或ATP。
麻省理工學(xué)院的研究人員揭示為什么增殖細(xì)胞線粒體呼吸。雖然有其他方法讓ATP,細(xì)胞增殖不能沒有訪問電子受體提供了呼吸。
增殖細(xì)胞,必須有足夠的天冬氨酸目前創(chuàng)建的所有新細(xì)胞的RNA和DNA,以及它的蛋白質(zhì)。天冬氨酸是一種氨基酸,蛋白質(zhì)的基本構(gòu)建塊之一,但與其他bloodstream-indeed不是現(xiàn)成的,似乎身體可能積極限制血液水平的氨基酸性,因而每個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞都有它自己的。此外,天冬氨酸和核酸、細(xì)胞需要一個(gè)地方把額外的電子,因?yàn)樽罱K產(chǎn)品少于細(xì)胞攝取的食物。
“這是一個(gè)所有增殖細(xì)胞必須解決的問題,”說馬修·范德Heiden艾森發(fā)展生物學(xué)副教授和麻省理工學(xué)院的一個(gè)成員的科赫研究所綜合癌癥研究。新陳代謝“這是一個(gè)問題我沒有考慮過,但是有細(xì)菌世界的人花了大量的時(shí)間。”
剩余的電子
范德Heiden和他的同事們一直在研究哺乳動(dòng)物細(xì)胞的方式解決這個(gè)問題,利用那些多余的電子。
他們使用腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)基因的mitochondria-organelles有自己的dna禁用呼吸。沒有干預(yù),這些細(xì)胞不能擴(kuò)散,和他們逐漸減少的細(xì)胞死亡。添加一些天冬氨酸,然而,和他們的人口呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),表明細(xì)胞無(wú)法創(chuàng)建自己的天冬氨酸沒有呼吸。
研究人員隨后實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)確切的呼吸作用是在天冬氨酸的生產(chǎn)。如果某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如丙酮酸,可以作為電子受體被添加到殘疾人細(xì)胞,它們能夠繁殖,即使沒有天冬氨酸。這表明這些細(xì)胞能夠讓使用添加天冬氨酸丙酮酸作為一個(gè)地方額外的電子時(shí),氧氣是不可用的。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于癌癥研究非常重要,因?yàn)樗且粋€(gè)漏洞癌細(xì)胞可以繞過任何攻擊他們的呼吸。
“這是游戲的名稱為腫瘤。天藍(lán)色表示:“他們必須逐漸變大,細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授賓夕法尼亞大學(xué),他并沒有參與這項(xiàng)研究。“我們不明白,天冬氨酸是如此重要。假設(shè)是關(guān)于生成代謝積木。”
西蒙和她的同事們工作在腎癌代謝問題。“馬特的文章告訴我們什么是細(xì)胞缺陷的電子傳遞鏈變得依賴丙酮酸,這是一個(gè)選擇電子受體生成天冬氨酸,”她說。
因?yàn)槟[瘤獲得養(yǎng)分和氧氣有限,他們可能以不同的方式生成天冬氨酸。知道癌癥可能依賴于丙酮酸作為替代電子受體,正如一位方式檢查其增長(zhǎng),意味著研究者可以看看如何彌補(bǔ)這一漏洞。
寫在同一期細(xì)胞麻省理工學(xué)院的生物學(xué)教授大衛(wèi)•薩巴蒂和懷特黑德研究所的成員,科赫研究所報(bào)告他使用不同的方法來(lái)確定和天冬氨酸之間的聯(lián)系細(xì)胞呼吸。薩巴蒂和他的同事們進(jìn)行了遺傳CRISPR屏幕使用基因編輯工具,顯示沒有酶GOT1,細(xì)胞會(huì)死當(dāng)呼吸抑制。在正常情況下,GOT1消耗天冬氨酸電子轉(zhuǎn)移到線粒體。
在進(jìn)一步的研究中,研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)呼吸被禁用,GOT1將試圖彌補(bǔ)缺乏線粒體的天冬氨酸合成催化逆反應(yīng),generating-instead consuming-aspartate在胞質(zhì)或胞內(nèi)液體。研究人員證實(shí),丙酮酸將促進(jìn)這個(gè)天冬氨酸的合成,拯救細(xì)胞增殖通過創(chuàng)建一個(gè)地方控制額外的電子。
“我們的工作顯示,呼吸在細(xì)胞增殖的主要作用不是能源生產(chǎn),而是讓這個(gè)簡(jiǎn)單的氨基酸,天冬氨酸,“說Kivanc Birsoy,薩巴蒂的實(shí)驗(yàn)室的博士后。“這個(gè)結(jié)果相當(dāng)令人驚訝。”
癌癥之外的好處
這不僅僅是癌癥研究可能受益于這種關(guān)鍵的見解。對(duì)于患有線粒體疾病的人,他們其中conditions-many rare-often涉及細(xì)胞的問題呼吸。
“這些都是通常認(rèn)為的ATP,但他們中的一些人也可能與電子受體,”范德Heiden說。他還指出,在衰老疾病,線粒體似乎常常出現(xiàn)故障,這些缺陷可能會(huì)從一個(gè)電子失衡。
要加倍確保丙酮酸作為電子受體的作用就是使天冬氨酸生產(chǎn)、范德Heiden嘗試使用另一個(gè)相同的過程營(yíng)養(yǎng),只有作為電子受體和滿足所有的丙酮酸的其他功能單元。結(jié)果是相同的。
全功能控制細(xì)胞似乎略得益于改進(jìn)電子受體和aspartate-a可能導(dǎo)致未來(lái)的研究在正常的天冬氨酸是一個(gè)瓶頸細(xì)胞增殖。
超出其將來(lái)醫(yī)學(xué)研究應(yīng)用程序,這一發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是基本細(xì)胞生物學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)步。
