中华网科技

设为书签Ctrl+D将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。
业 界/ 互联网/ 行 业/ 通 信/ 数 码/ 手 机/ 平 板/ 笔记本/ 相 机
当前位置: 科技 > 科学 >

破解癌细胞“能量工厂”的百年难题

破解癌细胞“能量工厂”的百年难题
2021-01-25 09:29:18 来源:中国科学报

2021年是一项基本发现的百年纪念,这项发现在每一本生物化学教科书中都有讲授。1921年,德国医生奥托·瓦尔堡观察到癌细胞以一种奇怪的低效方式从葡萄糖中获取能量:癌细胞不用氧气“燃烧”葡萄糖,而是像酵母一样进行发酵。这种不依赖氧的过程发生得很快,但葡萄糖中的大部分能量没有被利用。

多年来,人们提出各种各样的假说解释瓦氏效应,包括癌细胞具有线粒体缺陷,因此不能控制葡萄糖的燃烧,但这些解释都经不起时间的考验。

现在,基于大量的基因和生物化学实验,免疫学家Ming Li领导的斯隆—凯特琳研究所一支研究团队给出了一个答案,将其归结为瓦氏新陈代谢和强大的酶(PI3激酶)在细胞中活动之间的联系。相关成果近日发表于《科学》。

“PI3激酶是一个关键的信号分子,其功能几乎像细胞代谢的总指挥。”Li说,“大多数耗能的细胞事件,包括细胞分裂,只有当PI3激酶发出信号时才会发生。”

随着细胞向瓦氏代谢转移,PI3激酶的活性增加,进而增强了细胞分裂的“决心”。这类似于总司令的“扩音器”。

这一发现修正了生物化学家普遍认为的观点,即新陈代谢是细胞信号传递的次要环节。他们还认为靶向代谢可能是阻止癌症生长的有效方法。

该团队研究了免疫细胞的瓦氏代谢——免疫细胞也依赖这种看似低效的代谢形式。当免疫细胞被警告存在感染时,一种被称为T细胞特定细胞从典型的需氧代谢形式转变为瓦氏代谢,因为它们的数量不断增加,并增强了抵抗感染的机制。

控制此转变的关键“开关”是一种被称为乳酸脱氢酶A(LDHA)的酶,该酶是响应PI3激酶信号传导而成的。由于这种转换,葡萄糖仅保持部分分解,并且细胞的胞质溶胶中会迅速产生称为ATP的细胞能量。相反,当细胞使用氧燃烧葡萄糖时,部分分解的分子到达线粒体,并在那里进一步分解,从而延迟生成ATP。

团队发现,在小鼠体内,缺乏LDHA的T细胞不能维持PI3激酶的活性,因此不能有效抵抗感染。这意味着这种代谢酶控制着细胞的信号活动。

与其他激酶一样,PI3激酶依赖ATP发挥作用。由于ATP是瓦氏代谢的净产物,因此在瓦氏代谢和PI3激酶活性之间建立了一个正反馈回路,确保PI3激酶的持续活性,从而确保了细胞分裂。

至于为什么激活的免疫细胞会优先采用这种代谢方式,Li怀疑这与细胞需要快速产生ATP来加速细胞分裂和对抗感染的机制有关。正反馈回路确保了一旦这个程序启动,就会一直持续到感染被根除。

Li表示,PI3激酶是癌症中最活跃的信号途径之一。与免疫细胞一样,癌细胞可能利用瓦氏代谢来维持这种信号通路的活性,从而确保其持续生长和分裂。研究结果提出了一种有趣的可能性,即通过阻断LDHA的活性抑制癌细胞的生长。

相关论文信息:http://doi.org/10.1126/science.abb2683

责任编辑:kj005

文章投诉热线:156 0057 2229 投诉邮箱:29132 36@qq.com
关键词:

为清北语文课注入“北大基因” :清北网校携手北大中文系 推动语文产品升级

2021-01-22 17:01:05为清北语文课注入“北大基因” :清北网校携手北大中文系 推动语文产品升级

我国天通一号03星成功发射升空!迎来2021年开门红

2021-01-20 09:24:01我国天通一号03星成功发射升空!迎来2021年开门红

科技创新加持,我国重型火箭发动机研制获新进展

2021-01-12 09:22:49科技创新加持,我国重型火箭发动机研制获新进展

感知行业风向,腾讯WeTest《2020移动游戏质量白皮书》正式发布

2021-01-07 11:01:31感知行业风向,腾讯WeTest《2020移动游戏质量白皮书》正式发布

我国首个“机场空域监视系统建设”团体标准发布

2021-01-06 09:05:10我国首个“机场空域监视系统建设”团体标准发布

酒泉卫星发射中心顺利完成2020年发射任务,积极备战中国空间站任务

2020-12-29 08:49:46酒泉卫星发射中心顺利完成2020年发射任务,积极备战中国空间站任务

相关新闻