天冬氨酸是细胞增殖的限幅器

线粒体是众所周知的角色强国在我们的细胞,使用呼吸释放的能量在我们所吃的食物和捕获分子能量的三磷酸腺苷,或ATP。

麻省理工学院的研究人员揭示为什么增殖细胞线粒体呼吸。虽然有其他方法让ATP,细胞增殖不能没有访问电子受体提供了呼吸。

增殖细胞,必须有足够的天冬氨酸目前创建的所有新细胞的RNA和DNA,以及它的蛋白质。天冬氨酸是一种氨基酸,蛋白质的基本构建块之一,但与其他bloodstream-indeed不是现成的,似乎身体可能积极限制血液水平的氨基酸性,因而每个哺乳动物细胞都有它自己的。此外,天冬氨酸和核酸、细胞需要一个地方把额外的电子,因为最终产品少于细胞摄取的食物。

“这是一个所有增殖细胞必须解决的问题,”说马修·范德Heiden艾森发展生物学副教授和麻省理工学院的一个成员的科赫研究所综合癌症研究。新陈代谢“这是一个问题我没有考虑过,但是有细菌世界的人花了大量的时间。”

剩余的电子

范德Heiden和他的同事们一直在研究哺乳动物细胞的方式解决这个问题,利用那些多余的电子。

他们使用肿瘤细胞转基因的mitochondria-organelles有自己的dna禁用呼吸。没有干预,这些细胞不能扩散,和他们逐渐减少的细胞死亡。添加一些天冬氨酸,然而,和他们的人口呈指数级增长,表明细胞无法创建自己的天冬氨酸没有呼吸。

研究人员随后实验进一步发现确切的呼吸作用是在天冬氨酸的生产。如果某些营养物质,如丙酮酸,可以作为电子受体被添加到残疾人细胞,它们能够繁殖,即使没有天冬氨酸。这表明这些细胞能够让使用添加天冬氨酸丙酮酸作为一个地方额外的电子时,氧气是不可用的。这一发现对于癌症研究非常重要,因为它是一个漏洞癌细胞可以绕过任何攻击他们的呼吸。

“这是游戏的名称为肿瘤。天蓝色表示:“他们必须逐渐变大,细胞和发育生物学教授宾夕法尼亚大学,他并没有参与这项研究。“我们不明白,天冬氨酸是如此重要。假设是关于生成代谢积木。”

西蒙和她的同事们工作在肾癌代谢问题。“马特的文章告诉我们什么是细胞缺陷的电子传递链变得依赖丙酮酸,这是一个选择电子受体生成天冬氨酸,”她说。

因为肿瘤获得养分和氧气有限,他们可能以不同的方式生成天冬氨酸。知道癌症可能依赖于丙酮酸作为替代电子受体,正如一位方式检查其增长,意味着研究者可以看看如何弥补这一漏洞。

写在同一期细胞麻省理工学院的生物学教授大卫•萨巴蒂和怀特黑德研究所的成员,科赫研究所报告他使用不同的方法来确定和天冬氨酸之间的联系细胞呼吸。萨巴蒂和他的同事们进行了遗传CRISPR屏幕使用基因编辑工具,显示没有酶GOT1,细胞会死当呼吸抑制。在正常情况下,GOT1消耗天冬氨酸电子转移到线粒体。

在进一步的研究中,研究人员发现,当呼吸被禁用,GOT1将试图弥补缺乏线粒体的天冬氨酸合成催化逆反应,generating-instead consuming-aspartate在胞质或胞内液体。研究人员证实,丙酮酸将促进这个天冬氨酸的合成,拯救细胞增殖通过创建一个地方控制额外的电子。

“我们的工作显示,呼吸在细胞增殖的主要作用不是能源生产,而是让这个简单的氨基酸,天冬氨酸,“说Kivanc Birsoy,萨巴蒂的实验室的博士后。“这个结果相当令人惊讶。”

癌症之外的好处

这不仅仅是癌症研究可能受益于这种关键的见解。对于患有线粒体疾病的人,他们其中conditions-many rare-often涉及细胞的问题呼吸。

“这些都是通常认为的ATP,但他们中的一些人也可能与电子受体,”范德Heiden说。他还指出,在衰老疾病,线粒体似乎常常出现故障,这些缺陷可能会从一个电子失衡。

要加倍确保丙酮酸作为电子受体的作用就是使天冬氨酸生产、范德Heiden尝试使用另一个相同的过程营养,只有作为电子受体和满足所有的丙酮酸的其他功能单元。结果是相同的。

全功能控制细胞似乎略得益于改进电子受体和aspartate-a可能导致未来的研究在正常的天冬氨酸是一个瓶颈细胞增殖。

超出其将来医学研究应用程序,这一发现被认为是基本细胞生物学的一个重要进步。