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Cell綜述:線粒體與癌癥

日期:2016-08-02 16:24:15

 線粒體是細胞中集生物能量、生物合成和信號轉導功能之大成,必不可少的細胞器,能幫助細胞感應脅迫,適應環境。因此科學家們對于線粒體在腫瘤形成過程中所扮演的重要角色也毫不意外,腫瘤形成需要細胞靈活性,用以適應多種環境(包括癌癥治療),這也是線粒體生物學在癌癥研究中意義突出的原因之一。

 

728Cell雜志綜述“Mitochondria and Cancer”詳細介紹了近年來線粒體在癌癥研究中的作用,一些新的參與因子和作用機制也浮出水面。

 

線粒體是機體細胞中的能量工廠,會通過呼吸來釋放我們攝入食物的能量,同時還能以三磷酸腺苷(ATP)的形式來收集能量。來自MIT的科學家們揭示了機體細胞(包括腫瘤細胞在內)增殖需要線粒體呼吸作用的分子機制,當存在其它方式制造ATP時,細胞在沒有呼吸作用提供的電子受體時并不會進行增殖。

 

研究人員利用癌細胞進行研究,對癌細胞進行遺傳工程化操作使其不能夠呼吸,在沒有任何干預的情況下,這些癌細胞就不會增殖,而且隨著部分細胞死亡癌細胞群體就會慢慢下降。

 

隨后研究者發現,細胞呼吸的精確角色主要表現在天冬氨酸的產生上,如果存在特定的營養物質,比如丙酮酸鹽,其就可以扮演受損細胞所需要添加的電子受體,這樣細胞就可以在沒有天冬氨酸的情況下較好地進行增殖;這就表明,細胞可以利用額外添加的丙酮酸鹽的電子受體來制造產生天冬氨酸,這對于癌癥研究非常重要,因為癌細胞經常可以利用這種方式來進行增殖。

 

這項研究揭示了呼吸在細胞增殖中的主要角色,這對于后期癌癥研究非常關鍵,對于線粒體疾病患者而言,他們往往會經歷細胞呼吸等問題。

 

研究人員證實癌細胞利用一種“搭載(piggybacking)”系統攜帶來自PPP的電子進入線粒體中。這種電子運動涉及細胞質中發生的一種特殊反應,這種反應類似于克雷布斯循環的一種逆反應,將來自NADPH的電子轉移到一種被稱作檸檬酸的分子。接著,檸檬酸進入線粒體,激活另一種途徑從而導致電子釋放同時在產生ROS的位點上產生NADPH,這就允許癌細胞不用附著到基質上也能存活和生長。

 

這項研究揭示出癌細胞利用兩種已知的代謝途徑---戊糖磷酸途徑(PPP)和克雷布斯循環(Krebs cycle,也稱作檸檬酸循環)---的替代途徑抵抗毒性分子。這些毒性分子是通過氧化應激殺死細胞的活性氧(ROS)。

 


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