肿瘤代谢新途径谷氨酰胺代谢途径
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肿瘤的代谢重编程
癌细胞是饥饿的,为了满⾜对细胞和营养组件的需求,满⾜癌细胞快速⽣长的需要,他们的代谢⽅式发⽣了改变。
研发针对癌细胞独特代谢特征的药物。
癌细胞新陈代谢的改变包括对营养物质的摄取增加,⽐如葡萄糖和⾕氨酰胺。
它们以略有不同的⽅式代谢葡萄糖。
称为沃博格效应。
在所有细胞中,葡萄糖分⼏步分解为丙酮酸。
⼤多数丙酮酸进⼊线粒体的柠檬酸循环。
有效的充当细胞的能量⼯⼚。
这样,吸收的葡萄糖⼤部分完全氧化为CO2。
癌细胞通过不需要氧⽓的途径代谢⼤部分的葡萄糖。
多余的葡萄糖被吸收,然后像正常细胞⼀样被分解成丙酮酸,然后不是进⼊线粒体,⽽是将⼤部分丙酮酸转化为乳酸,并从细胞分泌出来。
为何肿瘤细胞采⽤这种相对低效的⽅式,从葡萄糖中摄取能量还存在争议。
⼀种理论认为,该过程反应了⼀种新陈代谢程序,细胞利⽤该程序将营养物质转化为物质分⼦的组成部分。
可以将细胞视为分⼦⼯⼚,⽽糖酵解不是癌细胞导致的细胞代谢的唯⼀变化,癌细胞经历⼀般性转变和分解两个合成代谢过程,来产⽣数量⼤⼤增加的蛋⽩质核酸和液体,⽤来⽀持其⾼增值率。
癌细胞也吸收氨基酸,其中⾕氨酰胺尤其重要,它是核苷酸和新氨基酸合成所需的重要氮源。
在⼀些细胞中,⾕氨酰胺还可以作为补充柠檬酸循环成分所需的重要碳源。
市场上许多抗癌药物在细胞中都有代谢相关靶点。
⼀个主要的挑战是找到治疗窗⼝以防⽌对正常组织的毒性。
参考资料:up青春⾎液
⽂献已在⽂中标出。
谷氨酰胺合成酶在微生物代谢通路中的作用机制谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)是一种重要的酶,它在微生物代谢通路中起着关键的作用。
GS不仅参与谷氨酸-谷氨酰胺代谢途径,还在氮代谢、碳代谢和微生物生长等方面扮演了重要角色。
GS合成的谷氨酰胺用于氮的转运和储存,维持细胞的氮代谢平衡,也可作为能量来源,增强细胞在极端环境下的适应性。
GS的结构特点GS是一种分子量大的酶,其分子量约为500 kDa。
它通常由多个亚基组成,可分为两个结构域:谷氨酰胺合成结构域(glutamine synthetase domain,GS)和ATP-grasp(ATP酰化酶)结构域。
前者在酶的中心位置,参与对于谷氨酰胺合成反应的催化作用,后者通过与ATP结合,释放出磷酸来促进反应的进行。
GS的活性调控GS的活性受到多种因素的调节,其中γ-谷氨酰胺是主要的调节者。
在氮充足的情况下,大量的γ-谷氨酰胺通过GS的补充合成来抑制其活性;在氮不足的情况下,GS被激活来促进氮的吸收和利用。
此外,另外一些分子还可以调节GS的活性,比如能量代谢和环境压力的变化都可以对其进行调节。
GS在微生物代谢通路中的作用机制在微生物代谢通路中,GS的作用主要涉及谷氨酰胺的合成和氮代谢平衡的维持。
谷氨酰胺是一种氮代谢中的重要物质,在微生物代谢通路中参与蛋白质、核酸、酶和一些辅酶等的合成。
在GS催化下,谷氨酰胺的合成经过如下反应:谷氨酸 + 氨→ 谷氨酰胺这个反应是一种ATP耗能反应,需要消耗ATP作为能量输入。
同时,谷氨酰胺的合成还需要其他的元素,比如磷酸和二价钙离子等,来维持反应的进行。
此外,谷氨酰胺的合成是一个动态平衡过程,需要一些微生物特有的机制来控制其产量和平衡。
GS在微生物的适应性GS在微生物的适应性中发挥着重要的作用。
微生物生活在各种环境中,在氮源匮乏或其他压力环境下,GS可能会发生一些变化以适应环境。
比如在高盐度环境中,GS基因的表达水平可能会上升,从而提高微生物的耐盐性;而在氮源极度匮乏的情况下,GS活性可能会下降,从而保证微生物不会过早消耗掉其有限的氮源。
谷氨酰胺见光分解产物谷氨酰胺分解的主要机理是通过光照作用引起的氧化反应。
在光照的作用下,谷氨酰胺中的胺基甲酸与氧气发生氧化反应,形成一系列的分解产物。
这些产物中最主要的是二氧化碳和甲酸。
这些分解产物会进一步引起有毒效应。
甲酸是谷氨酰胺光解产生的一个重要产物。
甲酸是一种有毒的化学物质,对人体健康产生负面影响。
它的主要毒性机制是通过抑制线粒体呼吸链中的细胞色素氧化酶,导致细胞呼吸、葡萄糖代谢和酸中毒等问题。
此外,甲酸还会和氧化还原酶发生反应,引起组织坏死和神经系统损伤等问题。
二氧化碳是谷氨酰胺光解的另一个主要产物。
虽然二氧化碳可以被人体代谢,但高浓度的二氧化碳会对呼吸系统产生不利影响。
高浓度的二氧化碳会导致呼吸急促、胸闷和头晕等症状。
而在极端情况下,高浓度的二氧化碳还会导致昏迷和死亡。
此外,谷氨酰胺光解还可能产生其他有害物质,如一氧化碳、氨气和氧化亚氮等。
这些有害物质会对人体健康产生不同程度的影响。
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体,可以干扰血红蛋白的氧气输送功能,导致缺氧和组织损伤。
氧化亚氮是一种有毒的气体,对中枢神经系统、心血管系统和呼吸系统都会产生负面影响。
总的来说,谷氨酰胺在受到光照的作用下容易发生分解,并释放出一系列有害的化学物质。
这些化学物质会对人体健康产生不同程度的影响,包括抑制线粒体呼吸、干扰血红蛋白的氧气输送功能和对中枢神经系统等器官产生负面影响。
因此,我们应该尽量避免谷氨酰胺的光照分解,特别是在食品加工和储存过程中应该注意减少光照的影响。
Journal of China Pharmaceutical University2021,52(5):522-528学报半胱氨酸代谢途径调控与肿瘤治疗新策略解放,刘楠*(中国药科大学生命科学与技术学院,南京211198)摘要肿瘤细胞通过代谢重编程满足其特殊的物质和能量需求。
现有肿瘤代谢重编程研究以糖代谢研究为主,而氨基酸代谢在肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭方面也发挥了重要作用,是肿瘤能量代谢研究的新兴热点。
半胱氨酸是一种生糖氨基酸,其代谢途径涉及多种酶和产物,可调节诸如氧化应激、能量代谢和细胞自噬等生理和病理过程。
本文从肿瘤细胞中半胱氨酸的外源转运和内源性转化途径、半胱氨酸代谢途径对肿瘤发生发展的多种调控机制以及基于半胱氨酸代谢途径的潜在治疗靶点等方面进行了综述,为肿瘤临床用药提供理论依据。
关键词代谢重编程;半胱氨酸;胱氨酸转运蛋白;抗肿瘤;氧化应激中图分类号R730.5文献标志码A文章编号1000-5048(2021)05-0522-07doi:10.11665/j.issn.1000-5048.20210502引用本文解放,刘楠.半胱氨酸代谢途径调控与肿瘤治疗新策略[J].中国药科大学学报,2021,52(5):522–528.Cite this article as:XIE Fang,LIU Nan.Regulation of cysteine metabolism and new strategies for cancer treatment[J].J China Pharm Univ,2021,52(5):522–528.Regulation of cysteine metabolism and new strategies for cancer treatment XIE Fang,LIU Nan*School of Life Science&Technology,China Pharmaceutical University,Nanjing211198,ChinaAbstract In order to sustain prodigious anabolic needs,tumor cells need metabolic reprogramming that differs from untransformed somatic cells.Besides glucose metabolism in tumor,amino acid metabolism also plays an important role in tumor cell proliferation,migration,and invasion.It is an emerging trend in tumor energy metabolism research.The metabolic pathway of cysteine,a glucose-producing amino acid,involves a variety of enzymes and products,regulating physiological and pathological processes such as oxidative stress,energy metabolism,and autophagy.This article focuses on the exogenous transport and endogenous conversion pathways of cysteine in tumor cells,the various regulatory mechanisms of cysteine metabolism pathways on the occurrence and development of tumors,and the potential therapeutic targets based on cysteine metabolism pathways,which can provide a theoretical basis for clinical use of drugs against tumors.Key words metabolic reprogramming;cysteine;cystine transporters;antitumor;oxidative stressThis work was supported by the National Key Research and Development Program of China(No.2018YFA0902000)自1920年奥托·瓦伯格发现瓦伯格效应,肿瘤代谢重编程的研究已经超过了一百年。
巨噬细胞谷氨酸代谢
巨噬细胞在体内广泛存在并具有重要的免疫调节作用,其中谷氨
酸代谢是其重要的代谢过程之一。
谷氨酸是一种重要的氨基酸,在细
胞内参与多种代谢过程,包括蛋白质合成、酶的活性、能量代谢等。
在免疫系统中,谷氨酸还可以发挥重要的免疫调节作用。
下面介绍一
下巨噬细胞谷氨酸代谢的过程。
一、谷氨酸转化为α-酮戊二酸
巨噬细胞中的谷氨酸大部分是通过谷氨酸转氨酶催化转化为α-
酮戊二酸。
该过程可以在线粒体中和细胞质中发生,其中线粒体的反
应比较快。
α-酮戊二酸是TCA循环(三羧酸循环)的中间产物,可以
进一步代谢为ATP。
二、α-酮戊二酸发生异构反应
在巨噬细胞中,α-酮戊二酸还可以发生异构反应,产生丙酮酸
和乳酸。
丙酮酸可以进一步代谢为ATP,而乳酸则可以通过肝脏转化为葡萄糖,供给全身的能量需要。
三、谷氨酸-苏氨酸循环
巨噬细胞通过谷氨酸-苏氨酸循环(GAAC)将谷氨酸代谢产生的
氨基和α-酮戊二酸产生的碳骨架合成赖氨酸、精氨酸等氨基酸,从而维持巨噬细胞内所需的氨基酸数量。
这个过程需要多个酶的协同作用,其中最重要的是谷氨酸-苏氨酸转移酶。
四、谷氨酰胺释放
巨噬细胞中,谷氨酸还可以与谷胱甘肽(GSH)结合,形成谷氨
酰胺。
谷氨酰胺可以通过转移酶释放谷氨酰胺的氨基,与L-半胱氨酸
结合形成GSH。
GSH是一种重要的抗氧化剂,可以减少巨噬细胞和其他
细胞受到氧化应激的损害。
总之,巨噬细胞谷氨酸代谢是一条非常复杂的代谢途径,其中涉
及多种酶的协同作用,对巨噬细胞生长和免疫调节具有重要的作用。
谷氨酸彻底氧化分解成co2和h2o的反应历程谷氨酸(Glutamate)是一种非必需氨基酸,它在人体内具有多种重要的功能,包括神经递质的合成和能量产生等。
谷氨酸的分解主要发生在线粒体中,通过一系列的反应将谷氨酸彻底氧化分解为二氧化碳(CO2)和水(H2O),释放出能量。
谷氨酸彻底氧化的反应历程如下:1.进入线粒体:谷氨酸在细胞质中被转运至线粒体内,进入线粒体内质网(mitochondrial matrix)。
2.氨基团去除:在线粒体内,谷氨酸通过谷氨酰转移酶(glutamate dehydrogenase)催化,失去氨基团,形成α-酮戊二酸(α-ketoglutarate)和氨(NH3)。
3.氨酸循环:氨通过谷氨酸转谷氨酰基转移过程转运至线粒体外,与二氧化碳结合形成谷氨酰胺(glutamine),随后通过谷氨酸-谷氨酰胺循环回到细胞质内。
4.柠檬酸循环(三羧酸循环):α-酮戊二酸进入线粒体内膜,参与柠檬酸循环,并在该过程中进一步氧化,释放出二氧化碳和高能电子,供细胞进行能量产生。
5.呼吸链:在柠檬酸循环中生成的高能电子通过呼吸链(电子传递链)在内膜上传递,最终与氧气结合生成水,并释放大量的能量。
总结起来,谷氨酸彻底氧化分解的过程主要包括氨基团的去除、氨酸循环、柠檬酸循环和呼吸链。
其中,氨基团被去除后通过氨酸循环回到细胞质中,而柠檬酸循环和呼吸链则进一步氧化分解产生能量。
谷氨酸的氧化分解过程是人体能量代谢的重要组成部分,它不仅提供了细胞的能量需求,还为身体的正常生理功能提供支持。
当谷氨酸分解异常时,可能会导致能量供应不足和相关代谢疾病的发生。
谷氨酸分解不仅在人体内发生,在其他生物体中也普遍存在。
它是生物体进行氨基酸分解和能量产生的重要途径之一。
深入了解谷氨酸氧化分解的反应历程,有助于我们理解人体和生物体的能量代谢过程,并为相关疾病的预防和治疗提供科学依据。
谷氨酰胺的作用及功能主治1. 谷氨酰胺的概述谷氨酰胺(Glutamine),简称Gln,是一种非必需氨基酸,属于α-氨基酸。
它是人体内含量最丰富的氨基酸,在体内以游离状态存在。
谷氨酰胺在人体内发挥着许多重要的生理功能,对健康有着重要的影响。
2. 谷氨酰胺的作用及功能主治谷氨酰胺在人体内具有多种作用和功能,以下是它的主要作用及功能主治:•促进免疫功能:谷氨酰胺在白细胞、淋巴细胞等免疫细胞中起着重要的作用,能够增强机体免疫功能,提高抗病能力,预防炎症和感染的发生。
•保护胃肠道黏膜:谷氨酰胺对胃肠道黏膜具有保护作用,能够减轻化疗、放疗等引起的肠黏膜损伤,促进胃肠道黏膜的修复和再生,缓解胃肠道相关疾病的症状。
•促进蛋白质合成:谷氨酰胺是蛋白质合成的重要原料,在体内能够促进蛋白质的合成和修复,维持正常的代谢和功能。
•调节代谢平衡:谷氨酰胺在体内能够调节氮平衡和酸碱平衡,维持细胞内外的平衡,有助于调节体内环境,提高身体的适应能力。
•提供能量来源:谷氨酰胺在体内能够被氧化生成能量,为细胞提供重要的能量来源,在身体活动和运动中发挥作用。
•保护肌肉组织:谷氨酰胺在肌肉组织中具有保护作用,能够降低肌肉蛋白的分解,促进肌肉的生长和修复,提高运动效果和肌肉的功能。
•辅助治疗癌症:谷氨酰胺在癌症治疗中有重要的临床应用,能够减轻化疗引起的毒副作用,提高患者的生存质量和耐受性。
3. 如何获得谷氨酰胺谷氨酰胺可以通过食物摄入或者补充剂来获取。
以下是一些含有丰富谷氨酰胺的食物:•动物性食物:肉类(牛肉、猪肉、鸡肉等)、鱼类(三文鱼、鳕鱼、鳗鱼等)、乳制品(牛奶、乳酪、酸奶等)。
•植物性食物:豆类(黄豆、红豆、绿豆等)、谷物(大米、小麦、玉米等)、坚果(核桃、杏仁、腰果等)。
此外,通过补充剂也可以获得谷氨酰胺。
市面上有很多谷氨酰胺补充剂,如片剂、粉剂、胶囊等形式,可以根据个人需要选择适合的补充剂。
4. 注意事项和副作用•谷氨酰胺在正常剂量下一般是安全的,但长期高剂量使用可能导致一些副作用,如恶心、呕吐、腹泻等。
γ-谷氨酰转移酶谷胱甘肽的代谢摘要:一、γ-谷氨酰转移酶简介二、谷胱甘肽的代谢过程三、γ-谷氨酰转移酶在生物体内的作用四、γ-谷氨酰转移酶异常与疾病关联五、提高γ-谷氨酰转移酶活性方法正文:γ-谷氨酰转移酶(γ-GT)是一种广泛存在于生物体内的酶,具有重要的生物学功能。
本文将探讨γ-谷氨酰转移酶的性质、作用及其在疾病中的关联。
一、γ-谷氨酰转移酶简介γ-谷氨酰转移酶是一种酶,它主要参与谷胱甘肽(GSH)的代谢。
谷胱甘肽是一种具有抗氧化作用的生物分子,广泛存在于细胞中。
γ-谷氨酰转移酶通过转移谷胱甘肽中的谷氨酰基,起到清除自由基、维持细胞内氧化还原平衡的作用。
二、谷胱甘肽的代谢过程谷胱甘肽的代谢过程主要包括两个步骤:第一步,谷胱甘肽在谷胱甘肽酶的作用下,谷氨酰基转移给另一个谷胱甘肽分子,生成γ-谷氨酰转移酶;第二步,γ-谷氨酰转移酶将谷氨酰基转移给另一个底物,生成谷胱甘肽。
三、γ-谷氨酰转移酶在生物体内的作用γ-谷氨酰转移酶在生物体内具有多种重要作用。
首先,它参与谷胱甘肽的代谢,维持细胞内氧化还原平衡。
其次,它参与氨基酸的代谢,包括蛋白质合成、降解等过程。
此外,γ-谷氨酰转移酶还参与药物、毒物的代谢,起到解毒作用。
四、γ-谷氨酰转移酶异常与疾病关联γ-谷氨酰转移酶异常可能导致一系列疾病。
例如,γ-谷氨酰转移酶活性降低,会导致谷胱甘肽代谢紊乱,细胞内氧化应激增加,进而引发炎症、肿瘤等疾病。
此外,γ-谷氨酰转移酶活性升高,也可能导致疾病,如肝脏疾病、胰腺炎等。
五、提高γ-谷氨酰转移酶活性方法提高γ-谷氨酰转移酶活性的方法有以下几点:1.合理膳食:摄入富含抗氧化物质的食物,如新鲜蔬菜、水果等,有助于提高γ-谷氨酰转移酶活性。
2.保持适量运动:运动可以提高机体抗氧化能力,增强γ-谷氨酰转移酶活性。
3.养成良好的生活习惯:戒烟限酒、保持充足睡眠,有助于提高γ-谷氨酰转移酶活性。
4.科学用药:在医生指导下,合理使用提高γ-谷氨酰转移酶活性的药物,如N-乙酰半胱氨酸、谷胱甘肽等。
介绍胶质瘤中的代谢异常,特别是与肿瘤细胞增殖和存活相关
的代谢途径
胶质瘤是一种常见的脑肿瘤,其代谢异常主要包括与肿瘤细胞增殖和存活相关的代谢途径。
1. 葡萄糖代谢异常:胶质瘤细胞常常具有高度的糖酵解活性,即通过葡萄糖分解产生乳酸和ATP。
这种代谢途径被称为戴维森途径,在乳酸的产生过程中产生了大量的ATP,从而提供了肿瘤细胞增殖所需的能量。
2. 脂质代谢异常:胶质瘤细胞常常表现出异常的脂质代谢,其中包括脂肪酸合成增加和脂质降解减少。
这导致了细胞膜的改变,使得肿瘤细胞能够增殖和存活。
3. 氨代谢异常:胶质瘤细胞中的氨代谢异常通常表现为氨的积累。
这是由于肿瘤细胞对氨的摄取增加以及对尿素循环的影响导致的。
氨的积累对于肿瘤细胞能量代谢和氮代谢都起到了重要的作用。
4. 氧化应激和抗氧化系统:胶质瘤细胞中存在氧化应激,即产生大量的氧自由基和活性氮物质。
为了对抗氧化应激,肿瘤细胞增强了抗氧化系统,包括过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶等。
5. 细胞凋亡抗阻:胶质瘤细胞常常表现出凋亡抗阻,即能够在应激等恶劣环境下维持细胞的存活。
这可能与肿瘤细胞的代谢重塑有关,包括抗氧化系统的增强和葡萄糖转化为乳酸的增加等。
综上所述,胶质瘤中的代谢异常主要涉及葡萄糖代谢、脂质代谢、氨代谢、氧化应激和抗氧化系统以及细胞凋亡抗阻等。
这些代谢异常有助于促进肿瘤细胞的增殖和存活,同时也为胶质瘤的治疗提供了新的靶点。
谷氨酰胺代谢相关酶
谷氨酰胺代谢相关酶是指在谷氨酰胺代谢过程中发挥重要作用的酶。
谷氨酰胺是一种重要的氨基酸代谢产物,它在人体内的代谢过程中需要多种酶的参与,其中包括谷氨酰胺转移酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酰胺酰胺转移酶等。
谷氨酰胺转移酶是一种重要的酶,它能够将谷氨酰胺中的氨基转移给其他物质,从而参与到氨基酸代谢过程中。
谷氨酰胺转移酶广泛存在于人体内的各种组织和器官中,包括肝脏、肌肉、肾脏等。
在肝脏中,谷氨酰胺转移酶的活性特别高,它能够将谷氨酰胺中的氨基转移给丙酮酸,从而形成丙酮酸和谷氨酸。
这个过程对于人体内的氨基酸代谢非常重要,能够帮助人体维持氨基酸的平衡。
谷氨酰胺合成酶是另外一种重要的酶,它能够将谷氨酸和丙酮酸结合在一起,形成谷氨酰胺。
谷氨酰胺合成酶广泛存在于人体内的各种组织和器官中,包括肝脏、肌肉、肾脏等。
在肝脏中,谷氨酰胺合成酶的活性特别高,它能够将谷氨酸和丙酮酸结合在一起,形成谷氨酰胺。
这个过程对于人体内的氨基酸代谢非常重要,能够帮助人体维持氨基酸的平衡。
谷氨酰胺酰胺转移酶是一种重要的酶,它能够将谷氨酰胺中的氨基转移给其他物质,从而参与到氨基酸代谢过程中。
谷氨酰胺酰胺转移酶广泛存在于人体内的各种组织和器官中,包括肝脏、肌肉、肾脏等。
在肝脏中,谷氨酰胺酰胺转移酶的活性特别高,它能够将谷
氨酰胺中的氨基转移给尿素,从而形成尿素和谷氨酰胺。
这个过程对于人体内的氨基酸代谢非常重要,能够帮助人体排出多余的氨基酸。
谷氨酰胺代谢相关酶在人体内的氨基酸代谢过程中发挥着重要作用,它们能够帮助人体维持氨基酸的平衡,排出多余的氨基酸,从而保证人体内的代谢过程正常进行。
氨在血液中的转运方式
“嘿,同学们,今天咱们来聊聊氨在血液中的转运方式啊。
”
氨是一种具有强烈刺激性气味的气体,在我们的身体内也有着重要的作用和转运方式。
氨在血液中的转运主要有两种方式。
第一种呢,是通过谷氨酰胺的形式进行转运。
谷氨酰胺在这个过程中可发挥重要作用哦。
举个例子吧,就像我们身体里的一些细胞,特别是肌肉细胞,会把氨和谷氨酸结合生成谷氨酰胺。
然后呢,谷氨酰胺就像个勤劳的小搬运工,把氨转运到肝脏或者肾脏等部位。
这样,氨就能被进一步处理啦。
第二种方式呢,是通过丙氨酸-葡萄糖循环来实现转运的。
来,我们想象一下,肌肉中的氨和丙酮酸发生反应,生成丙氨酸。
然后丙氨酸就进入血液,被运到肝脏。
到了肝脏后,丙氨酸又被转化回丙酮酸和氨。
这个丙酮酸呢,还可以继续参与其他代谢过程,而氨就可以被肝脏处理啦。
比如说,在一些运动员剧烈运动后,肌肉中会产生较多的氨,这时候这种转运方式就会积极发挥作用,帮助把氨转运到肝脏去处理。
再给大家说个实际的例子吧,曾经有个病人,他的肝脏功能不太好。
我们在检查他的血液时,就发现氨的含量相对较高。
这就是因为氨的转运和处理出现了问题。
所以啊,了解氨在血液中的转运方式对于诊断和治疗一些疾病是非常重要的。
同学们,明白了吗?氨在血液中的转运方式虽然听起来有点复杂,但只要我们仔细理解,还是很容易搞清楚的。
这样以后遇到相关的问题,大家就能更好地分析和解决啦。
谷氨酰胺的作用
谷氨酰胺是一种重要的氨基酸,对于人体的正常生理功能具有重要作用。
以下是谷氨酰胺的几个主要作用:
1. 谷氨酰胺参与蛋白质合成:谷氨酰胺是蛋白质合成的重要成分之一,它可以与其他氨基酸结合,形成多肽链,进而合成各种功能蛋白。
2. 谷氨酰胺参与氨基酸代谢:在氨基酸代谢过程中,谷氨酰胺起着重要的调节作用。
它作为氨基酸转运体,能够将氨基酸从一处转运至另一处,以满足不同组织细胞的需求。
3. 谷氨酰胺作为一种能量供应物质:谷氨酰胺能够通过肝脏转化为葡萄糖,并进一步供给给体内的各个组织和器官,提供能量。
4. 谷氨酰胺参与身体免疫功能:谷氨酰胺是抗氧化剂,可以清除体内的有害自由基,保护细胞免受氧化损伤。
它还能够增强身体的免疫力,提高机体抵抗疾病的能力。
总而言之,谷氨酰胺在人体中具有多种重要作用,包括参与蛋白质合成、氨基酸代谢、能量供应和免疫功能调节等。
这些功能对于维持人体的正常生理功能和健康状态至关重要。
来自美国哈佛医学院,Dana-Farber癌症研究所的研究人员发现了胰腺导管腺癌细胞中
的一种特殊谷氨酰胺代谢途径,这种途径与常见谷氨酰胺途径不同,是肿瘤生长所必需的代
谢途径。基于这种途径对癌细胞的重要性,以及对正常细胞的无关紧要性,可以研发出一种
针对这一途径的癌症治疗新方法。这一研究成果公布在3月28日《自然》(Nature)杂志
在线版上。
领导这一研究的是美国哈佛医学院Lewis C. Cantley教授,这位学者是著名的PI3K
的发现者,磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是一种抗癌新药的重要药物靶标。Cantley教授也是
Agios 医药公司的的联合创始人,是系统生物学领域的先锋人物,他致力于将遗传学家和分
子生物学家所关注的微观事物以更为连贯统一的方式整合起来。今年二月,他与其他几位科
学家荣获了生命科学巨奖,获得了高达300万美元的奖金。
癌细胞具有代谢依赖性,这是其与其它细胞的重要区别之一,这种代谢依赖性的特征
之一就是提高合成代谢途径中氨基酸谷氨酰胺的利用率。但是谷氨酰胺依赖性肿瘤有哪些,
以及谷氨酰胺如何支持癌细胞代谢的机制,目前仍然属于待研究领域。
在这篇文章中,研究人员在人胰腺导管腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)
细胞中发现了一种谷氨酰胺异常途径,这种途径是肿瘤生长所必需的,与常见谷氨酰胺途径
不同。
胰腺导管腺癌是胰腺癌最常见的类型,其形态学特征是由不同分化程度的导管样结构
构成。据美国全国癌症研究所公布的数据,胰腺导管腺癌是全美第四大癌症死因,其肿瘤生
长过程中没有明显症状,很多患者检查出患病时已处晚期。5年生存率只有3%至5%。
虽然大部分细胞采用的是谷氨酸脱氢酶(GLUD1)将线粒体中的谷氨酰胺衍生的谷氨酸
转换成α-酮戊二酸,用于三羧酸循环,但是PDAC癌细胞采用的是一种独特的途径,其中谷
氨酰胺来源的天冬氨酸被传递到细胞质中,在那里它能被谷草转氨酶(GOT1)转换成草酰乙
酸。随后,草酰乙酸转化为苹果酸,然后是丙酮酸,增加NADPH/ NADP+比率,维持细胞的
氧化还原状态。
重要的是,PDAC癌细胞强烈依赖于这一系列反应,如果去除谷氨酰胺,或者遗传抑制
这一途径中的任何一种酶,都将导致活性氧的增加,以及还原型谷胱甘肽的减少。
而且敲除这一系列反应中的任何组成酶也会导致体外和体内PDAC生长受到显著的抑
制。
此外,研究人员还发现致癌基因KRAS参与了谷氨酰胺的这种代谢,KRAS是PDAC中的
一个遗传突变标志,研究人员构建出了由KRAS引发的这一途径中关键代谢酶受到抑制或及
激活的整个过程。
研究人员认为,根据PDAC这一途径的重要性,以及其在正常细胞中的无关重要性,可
以研发一种靶向这一途径的新型治疗方法。
Cantley教授近期还与华裔学者吕志民等人,通过精确确定PKM2进入细胞核的必要复
杂步骤,发现了一个潜在的药物靶点,可将PKM2锁定在细胞质中。
在细胞快速增长的婴儿期PKM2非常的活跃,但最终它会被关闭。肿瘤细胞逆转性地开
启了PKM2,其在多种类型的癌症中过表达。研究人员发现PKM2必须进入到细胞核中才能激
活与细胞增殖和Warburg效应有关的基因。如果将其阻止在细胞核外,就可以阻断这两个促
癌信号通路。PKM2可能是癌症的阿基里斯之踵。这些研究揭示了PKM2在肿瘤中过表达的机
制,以及它进入细胞核的机制。入核是肿瘤形成的必要条件,发现潜在的药物和生物标记或
可有效地治疗患者。