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【科技日报】科学家揭示肿瘤细胞对两大供能方式的调控机制

2021-04-07 科技日报 吴长锋
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  记者从中国科技大学获悉,该校微尺度物质科学国家研究中心和生医部教授吴缅、刘连新和哈尔滨医科大学肿瘤医院教授张清媛合作,在肿瘤细胞调控糖酵解和线粒体呼吸代谢平衡机制方面取得重要进展。3月27日,国际著名学术期刊《科学进展》发表了他们的研究论文。

  无氧糖酵解和有氧线粒体呼吸是细胞中提供能量的两大主要方式,早年的研究发现: 肿瘤细胞即使在有氧环境下也倾向于利用糖酵解来获得能量,这一现象被称之为“瓦博格效应”。肿瘤细胞利用糖酵解,一方面通过从微环境中摄取大量葡萄糖来满足其快速增殖的需求,另一方面也避免了由线粒体呼吸产生有害物质活性氧类(ROS)。由于肿瘤细胞对谷氨酰胺需求量大,肿瘤环境中常常呈现谷氨酰胺缺失,为了保证肿瘤自身的存活,肿瘤会对自身的代谢进行所谓的重编程。在缺乏谷氨酰胺的条件下,细胞质中糖酵解和线粒体中呼吸链代谢如何调整和取得平衡的机制和过程迄今仍不十分清楚。

  而吴缅等人的研究发现,在谷氨酰胺缺失的应激条件下,GCN2-ATF4轴转录上调内质网应激蛋白DDIT3,而DDIT3会进入细胞核作为转录因子负调控果糖-2,6-二磷酸酶(TIGAR),从而促进糖酵解,以保证在谷氨酰胺缺失时,提供足够的三磷酸腺苷(ATP)使肿瘤很好地存活;另一方面,DDIT3通过进入线粒体而借助线粒体中的水解酶LONP1降解电子传递链蛋白COQ9及COX4,抑制线粒体氧化磷酸化,减少产生过多的ROS对细胞造成损伤。DDIT3通过这样的双重机制既保证了由糖酵解产生足够的能量,又避免了过多的由线粒体呼吸产生的ROS,确保肿瘤有效地克服了谷氨酰胺缺失给细胞带来的不利影响。裸鼠成瘤实验表明,在谷氨酰胺缺失饲料喂养下, DDIT3敲除的荷瘤生长能够被明显地抑制,提示DDIT3具有促癌功能。

  (原载于《中国科学报》 2021-04-07 第08版)

打印 责任编辑:阎芳

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