Science解读!科学家们揭开了关于癌症的百年之谜!

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所属分类:临床医学

2021年1月30日 讯 // --克日,一项登载在国际杂志Science上题为“Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity”的研究陈诉中,来自眷念斯隆凯特琳癌症中心等机构的科学家们通过研究揭开了一个关于癌症的百年之谜;2021年是每本生物化学教科书所传授的一项基本发明的100周年,1921年,德国大夫Otto Warburg调查到,癌细胞能以一种极其低效的方法从葡萄糖中获取能量,而不是操作氧气来燃烧葡萄糖获取能量,其会像酵母一样举办“发酵”来获取能量,这个不依赖氧气的进程产生地很快,但葡萄糖中大部门的能量并未被操作。

多年来,科学家们提出了关于沃伯格效应(Warburg effect)的多种假说,个中包罗认为癌细胞的线粒体存在于必然缺陷,因此并不能举办葡萄糖的节制性燃烧,但这些表明都没有担当住时间的检验,好比癌细胞的线粒体实际上可以或许正常事情。这项研究中,研究人员举办了一项大局限的基因和生化尝试提出了一个新的谜底;实际上归根结底是沃伯格代谢与细胞中一种名为PI3激酶的强力酶活性之间存在着此前并未重视的接洽。研究者Li说道,PI3激酶是中要害的信号分子,其成果险些就像是细胞代谢的总批示一样,细胞中大部门的耗损能量的事件(包罗细胞破裂)只有在PI3激酶发出提示时才会产生。

当细胞转向瓦博格代谢时,PI3激酶的活性就会增加,反过来,细胞对破裂的理睬也会加强,这就有点像给总司令一个扩音器一样。本文研究发明批改了生物化学家们普遍接管的概念,即认为新陈代谢是细胞信号的次要因素,靶向浸染新陈代谢或能作为一种有效的方法来抑制癌症的发展。

Science解读!科学家们揭开了关于癌症的百年之谜!

图片来历:NIH

挑战教科书的概念

文章中,研究人员对免疫细胞中的沃伯格代谢效应举办了研究,免疫细胞也依赖着这种看似很是低效的代谢模式,当免疫细胞被提示机体存在传染时,被称之为T细胞的特性细胞范例就会从典范的氧气燃烧代谢形式转变为沃伯格代谢,因为其数量在不绝增加,同时还能加大反抗传染的呆板。节制这种转变的要害开关就是一种名为乳酸脱氢酶A(LDHA)的酶类,其只有在PI3激酶信号的浸染下才会发生,由于该开关,葡萄糖仍然只会被部门解析,而细胞中的ATP则会快速发生;与此相反的是,当细胞操作氧气来燃烧葡萄糖时,部门解析的分子就会前往线粒体并在哪里进一步解析,并能延迟制造ATP。

研究者对小鼠举办研究发明,缺失LDHA的T细胞并不能维持PI3激酶的活性,同时也无法有效抵制传染,这或者意味着这种代谢酶类可以或许节制细胞的信号活性。研究者Li暗示,我们假设,新陈代谢是发展因子信号传导的次要因素,换句话说,发展因子信号可以或许驱动代谢,而代谢会支持细胞的发展和增殖,因此假如调查到诸如LDHA等代谢酶类可以或许通过PI3激酶影响发展因子信号,或者就应该引起科学家们的留意。

与其它激酶一样,PI3激酶依赖于ATP来发挥浸染,由于ATP是沃伯格代谢的净产品,所以其就会与PI3激酶活性之间成立一种正反馈的回路,并能担保PI3激酶的一连活性,进而担保细胞的破裂。至于为何被激活的免疫细胞为何会优先回收这种代谢模式,研究者猜测,这或者与细胞需要快速发生ATP来加快细胞分类和抗传染的呆板有关;正反馈轮回能确保这个措施一旦启动就会一连下去,直到传染被消除。

癌症关联

尽量研究人员在免疫细胞中取得了必然研究发明,这与癌症有着明明的相似之处;在癌症的配景下PI3激酶是一个很是要害的酶类,其能为癌细胞发出用于破裂的发展信号,同时也是癌症中太过活泼的信号通路之一。与免疫细胞一样,癌细胞或会回收沃伯格代谢代谢方法来作为一种要领维持这种信号通路的活性,从而确保癌细胞的一连发展和破裂。同时本文研究功效也提出了一种大概性,即研究人员或者能通过阻断沃伯格开关LDHA的活性来截止癌症的发展。(.com)

参考资料:

【1】Ke Xu,Na Yin,Min Peng, et al. Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity, Science (2021). DOI:10.1126/science.abb2683

【2】Scientists solve a 100-year-old mystery about cancer

by Memorial Sloan Kettering Cancer Center

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