我們的所有細(xì)胞都需要ATP？這一在線粒體中生成的小分子涵蓋了細(xì)胞代謝、動(dòng)力學(xué)和生長(zhǎng)所需的能量。而在較低的程度上，尤其是在癌細(xì)胞中，葡萄糖降解過程中獲得的能量也能讓細(xì)胞質(zhì)中生成ATP。這些ATP來源足以滿足正常條件下細(xì)胞的能量需求。然而，響應(yīng)壓力誘導(dǎo)的外部信號(hào)或廣泛的DNA損傷，細(xì)胞需要整體重編程它們的基因表達(dá)模式，這一過程要求廣泛重塑染色質(zhì)以獲取編碼在DNA中的調(diào)控信息。

細(xì)胞核中的DNA被包裝成染色質(zhì)，以這種形式阻止獲取遺傳信息。整體重編程基因表達(dá)以應(yīng)對(duì)應(yīng)激狀況和高水平的DNA損傷要求解開DNA與染色質(zhì)蛋白之間的相互作用。染色質(zhì)蛋白修飾會(huì)消耗大量的能量。為了滿足這些特殊需求，因此細(xì)胞需要額外的能量，因此一個(gè)新信號(hào)通路被激活以便獲得更多可用的ATP。

在發(fā)表于6月3日《科學(xué)》（Science）雜志上的一篇論文中，基因組調(diào)控中心(CRG)的Miguel Beato領(lǐng)導(dǎo)研究人員與龐培法布拉大學(xué)、巴塞羅納生物醫(yī)學(xué)研究所及羅維拉-威爾吉利大學(xué)合作，第一次描述了在細(xì)胞核中為重塑染色質(zhì)和重編程基因表達(dá)生成能量的一條信號(hào)通路。他們還確定了參與這一過程每一步的一些酶的功能，以及它們響應(yīng)壓力信號(hào)激活的機(jī)制。他們的結(jié)果將有助于理解染色質(zhì)重塑的潛在機(jī)制，它與DNA損傷及癌癥之間的關(guān)系。

“一些特殊情況要求采取特別的措施。當(dāng)細(xì)胞需要應(yīng)付基因表達(dá)整體重編程時(shí)，它們要求在細(xì)胞核中獲得大量的能量。在這些情況下，細(xì)胞會(huì)阻止線粒體和細(xì)胞質(zhì)中的ATP生成，將焦點(diǎn)放在細(xì)胞核中的主要任務(wù)上，”Miguel Beato說。

研究人員發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)解壓縮和DNA損傷修復(fù)中的一個(gè)主要作用因子poly-ADP-ribose (PAR)是核ATP合成的基礎(chǔ)。核酶NUDIX5利用了它的ADP-ribose構(gòu)件來生成ATP。阻斷NUDIX5活性可阻止染色質(zhì)重塑、基因表達(dá)重編程及細(xì)胞適應(yīng)壓力或DNA損傷。

“我們的研究結(jié)果指出NUDIX5是合成核ATP實(shí)現(xiàn)染色質(zhì)重塑的一個(gè)關(guān)鍵作用因子。由于NUDIX5在各種類型的癌癥中過表達(dá)，因此這一基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)有可能促成靶向性癌癥藥物。NUDIX5可作為癌癥分層的一個(gè)生物標(biāo)記物和未來癌癥治療的一個(gè)新潛在靶點(diǎn)，”論文的第一作者、CRC博士后Roni Wright說。

眾所周知，癌細(xì)胞是貪婪的能源消費(fèi)者，它們貪吃大量的葡萄糖。最近，經(jīng)驗(yàn)豐富的癌癥代謝研究員Deepak Nagrath帶領(lǐng)的課題組，對(duì)他們一項(xiàng)最新的癌癥研究結(jié)果感到非常驚訝：他在萊斯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)表明，某些癌細(xì)胞通過進(jìn)食它們鄰近細(xì)胞的“言語”，而獲得30%到60 %的燃料。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年的《eLife》雜志上。

快速生長(zhǎng)的腫瘤，非常依賴營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高效轉(zhuǎn)運(yùn)。GLUT是一種重要的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，負(fù)責(zé)將糖類運(yùn)入細(xì)胞。瑞典Karolinska研究所的研究人員首次解析了GLUT轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的工作機(jī)制，文章發(fā)表在2013年的Nature Structural & Molecular Biology雜志上。他們希望這一研究能夠?yàn)榭拱┬滤幬锏拈_發(fā)提供基礎(chǔ)。

斯克里普斯研究所（TSRI）的生物化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一條遺傳序列可以改變宿主基因?qū)?xì)胞能量水平的反應(yīng)。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)在細(xì)菌中這一特殊的能量感應(yīng)開關(guān)可以成為新的一類強(qiáng)有力抗生素的靶點(diǎn)。這一發(fā)現(xiàn)為我們理解生物學(xué)中最重要的一個(gè)過程——細(xì)胞如何感應(yīng)并處理能量水平提供了新層面。研究結(jié)果發(fā)表2012年的Nature Chemical Biology雜志上。