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癌細(xì)胞依靠原始的能量產(chǎn)生途徑來(lái)增殖和擴(kuò)散2020-07-23 09:53來(lái)源:生物谷
為了加速它們的快速增殖,腫瘤細(xì)胞依賴(lài)于糖酵解,這是一種原始的代謝途徑,癌癥很容易利用它來(lái)獲得能量來(lái)生長(zhǎng)和擴(kuò)散。 糖酵解是活細(xì)胞產(chǎn)生能量的最古老形式。它已經(jīng)存在了數(shù)十億年,在地球上積累氧氣之前就出現(xiàn)了,是地球上**個(gè)原始生命形式的能量生產(chǎn)類(lèi)型。 這個(gè)過(guò)程包括葡萄糖分解為細(xì)胞代謝活動(dòng)提供能量。細(xì)菌利用糖酵解,更復(fù)雜的生物如植物和動(dòng)物也是如此。然而,后者已經(jīng)發(fā)展出更復(fù)雜的能源生產(chǎn)形式,盡管它仍然有糖酵解與較低的能源產(chǎn)量。例如,電子傳遞鏈比糖酵解產(chǎn)生更多的ATP能量分子。然而,許多類(lèi)型的腫瘤細(xì)胞優(yōu)先利用糖酵解來(lái)提供足夠的能量進(jìn)行生長(zhǎng)和增殖。 英國(guó)南安普頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院癌癥科學(xué)組的Jeremy Blaydes和Charles N. Birts報(bào)告說(shuō),癌癥細(xì)胞中的高糖酵解率仍然是許多人類(lèi)腫瘤的一個(gè)公認(rèn)特征。能量產(chǎn)生過(guò)程為癌細(xì)胞提供代謝物,這些代謝物可作為合成代謝途徑的前體。 在發(fā)表于Science Signaling雜志上的文章中,Blaydes和Birts以及一組癌癥研究人員發(fā)現(xiàn),在體外乳腺癌模型中,他們能夠發(fā)現(xiàn)一些令人吃驚的新東西--他們稱(chēng)之為糖酵解應(yīng)激反應(yīng),涉及p53。p53基因攜帶著一種叫做腫瘤蛋白p53的蛋白質(zhì)的DNA藍(lán)圖。這種蛋白質(zhì)在調(diào)控細(xì)胞活動(dòng),如細(xì)胞分裂和細(xì)胞死亡等方面起著關(guān)鍵作用。研究早就表明,p53的突變會(huì)讓癌細(xì)胞生長(zhǎng)和擴(kuò)散。 Blaydes和Birst在Science Signaling中寫(xiě)道:"基本的好氧糖酵解--Warburg效應(yīng)--是癌癥細(xì)胞的一個(gè)特征,通常是由癌基因和抑癌基因的突變引起的。它對(duì)腫瘤細(xì)胞有多種后果,包括產(chǎn)生ATP的能力,ATP的產(chǎn)生減少了對(duì)氧氣的依賴(lài),從而減少了線粒體電子傳遞鏈產(chǎn)生的具有潛在破壞性的活性氧(ROS)。" 20世紀(jì)20年代,Otto Warburg證明,即使在不需要氧氣的情況下,培養(yǎng)的癌細(xì)胞也有很高的葡萄糖攝取和乳酸分泌率。這三種特性--葡萄糖攝取、乳酸分泌和無(wú)氧創(chuàng)造能量,是Warburg效應(yīng)的標(biāo)志。 Warburg是20世紀(jì)初的德國(guó)科學(xué)家,他首先研究了海膽卵,但在1923年將注意力轉(zhuǎn)向了老鼠腫瘤。這一轉(zhuǎn)變對(duì)癌癥生物學(xué)的學(xué)科產(chǎn)生了持久的影響,尤其是在理解腫瘤細(xì)胞的能量產(chǎn)生和使用方面。Warburg注意到癌細(xì)胞通過(guò)從宿主血液中吸收大量葡萄糖來(lái)促進(jìn)自身生長(zhǎng)。今天,正電子發(fā)射掃描可以通過(guò)定位人體細(xì)胞消耗大量葡萄糖的區(qū)域來(lái)幫助識(shí)別癌癥。這些細(xì)胞很容易被認(rèn)定為癌細(xì)胞,因?yàn)樗鼈儗?duì)葡萄糖的貪得無(wú)厭。 此外,癌細(xì)胞總是選擇古老的代謝途徑--糖酵解--來(lái)產(chǎn)生能量。Warburg意識(shí)到,癌細(xì)胞已經(jīng)找到了一種方法,通過(guò)開(kāi)發(fā)地球上最古老的能量生產(chǎn)形式來(lái)確保它們的生存。據(jù)估計(jì),80%的癌癥都存在Warburg效應(yīng)。 現(xiàn)在,南安普頓大學(xué)的研究小組通過(guò)研究p53,對(duì)癌細(xì)胞的能量產(chǎn)生有了新的認(rèn)識(shí)。研究人員發(fā)現(xiàn),這種蛋白質(zhì)是由癌細(xì)胞中的"需氧糖酵解"來(lái)調(diào)控的。這是進(jìn)一步介導(dǎo)的CtBP家族的NADH依賴(lài)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,這是Warburg從來(lái)沒(méi)有預(yù)料到的。研究小組寫(xiě)道:"通過(guò)為氧化戊糖磷酸途徑提供葡萄糖-6磷酸,糖酵解還能促進(jìn)生成還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,從而為活性氧物種保護(hù)途徑提供還原性當(dāng)量。" |