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细胞缺乏谷氨酰胺无法存活怎么办?天冬酰胺解决难题
时间:2018-01-26 10:20 阅读次数:
 

缺乏谷氨酰胺的细胞通过谷氨酰胺从头合成维持细胞增殖

在缺少谷氨酰胺的情况下细胞增殖和蛋白合成需要天冬酰胺

哺乳动物细胞不能对天冬酰胺进行分解代谢

天冬酰胺酶能够抑制细胞在谷氨酰胺缺乏情况下的适应能力

当哺乳动物细胞缺乏谷氨酰胺,细胞无法进行增殖甚至存活。细胞对谷氨酰胺的消耗随生长速率的变化而改变,大量证据表明一些类型的肿瘤会缺乏谷氨酰胺的供应,一些血液供应薄弱的组织也会出现这种情况,这些结果表明在缺乏外部谷氨酰胺供应的情况下,细胞需要启动适应性机制维持谷氨酰胺水平以供应细胞存活和增殖。外部来源的天冬酰胺能够挽救细胞存活和生长,来自美国纪念斯隆凯特琳癌症中心的华人科学家Ji Zhang等人对其中的机制进行了探究,相关研究结果发表在国际学术期刊Cell Metabolism上。

在这项研究中,研究人员报道天冬酰胺对细胞的这种救助能力源于蛋白合成过程中对天冬酰胺的使用。他们发现在所有得到检测的哺乳动物细胞系中都缺乏天冬酰胺酶活性,这种酶能够催化天冬酰胺水解,因此细胞无法利用天冬酰胺合成其他氨基酸或生物合成中间产物。大多数缺乏谷氨酰胺的细胞系能够进行足够的谷氨酰胺合成以维持必需氨基酸的获取,合成具有谷氨酰胺依赖性的生物合成前体,但无法获得天冬酰胺。

如果向细胞内导入天冬酰胺酶能够增强谷氨酰胺的合成,增加三羧酸循环的原料补充,以及核苷酸前体的合成。但在缺乏谷氨酰胺的培养条件下,细胞内的天冬酰胺酶能够抑制细胞生长和存活,也会严重影响体内肿瘤移植物的生长。

这些结果表明天冬酰胺酶活性的缺失代表了哺乳动物细胞的一种进化适应性,让哺乳动物细胞能够应对细胞外谷氨酰胺的病理生理变化以维持细胞存活。

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