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美解开癌细胞低氧低糖时如何合成脂肪分裂难题

2011/11/26 来源:网易探索
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导读
美国研究人员发现,癌细胞在低氧和低葡萄糖的环境下,可利用其他代谢途径来合成脂肪。这一新发现有助于开发新的癌症治疗手段。该研究发表在《自然》杂志上。

美解开癌细胞低氧低糖时如何合成脂肪分裂难题

癌细胞生活环境氧气和葡萄糖等营养物质供应都很有限,但是癌细胞还是能够不受控制地进行分裂。

美国研究人员发现,癌细胞在低氧和低葡萄糖的环境下,可利用其他代谢途径来合成脂肪。这一新发现有助于开发新的癌症治疗手段。该研究近日发表在《自然》杂志上。

癌细胞通常生活在氧气和葡萄糖等营养物质供应有限的环境,即便如此,它们仍然能够不受控制地进行细胞分裂,产生新的癌细胞,这就意味着癌细胞无法正常利用葡萄糖合成脂肪的代谢途径。麻省理工学院和马萨诸塞州总医院(MGH)癌症中心的研究人员发现,在低氧环境下,癌细胞可利用替代代谢途径,以谷氨酰胺为原料,合成脂肪。而脂肪是细胞结构的重要组成部分。

此前,斯特凡诺普洛斯实验室曾确定脂肪合成还存在另一条代谢途径,即可利用谷氨酰胺合成脂肪的代谢途径。在有氧的条件下,80%的脂肪来自葡萄糖合成脂肪代谢途径,20%来自谷氨酰胺合成脂肪代谢途径。在缺氧的条件下,这一比例发生逆转。但这是科学家首次观察到癌细胞没有以葡萄糖为底物来合成脂肪,初步回答了恶性肿瘤在低氧的条件下如何快速大量形成细胞群这一世界难题,是人类研究癌症问题上的标志性突破。

研究人员认为,由于蛋白质无处不在,因此谷氨酰胺有可能来自细胞内,也可能来自邻近细胞,或细胞外液。之所以弃用葡萄糖,很可能是需要利用有限的葡萄糖来合成RNA(核糖核酸)和DNA(脱氧核糖核酸),以便向细胞发出指令,因此在低氧条件下以新的代谢途径来合成脂肪。

由葡萄糖合成脂肪代谢途径转换到谷氨酰胺合成脂肪代谢途径,其开关为低氧。虽然研究人员对这一开关的分子调节机制尚不十分清楚,但相信这一机制对干细胞、胎盘和胚胎发育过程均十分重要。

研究人员目前正在试图寻找低氧环境下是否还存在其他脂肪合成途径。不过仅此新发现,就已经迫使研究人员不得不修改已经建立了50年之久的代谢模型。他们相信这一领域今后还会有更多令人兴奋的发现,并将深远影响癌症的治疗策略。

目前研究人员已将目标锁定在异柠檬酸脱氢酶,该酶可将谷氨酰胺转化为乙酰辅酶A,而乙酰辅酶A则是合成脂肪的前体。随着对分子机制的深入了解,有望形成开发新药的新思路,并将这一基础研究成果转化为有效的癌症治疗手段。

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