重大突破！科學家發(fā)現天冬氨酸或是細胞增殖的限速器

大家都知道線粒體是機體細胞中的能量工廠，其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。近日刊登在雜志Cell上的兩篇研究論文中，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。

對于增殖的細胞而言，其必須有足夠的天冬氨酸存在才能夠制造新細胞所需的RNA和DNA，以及蛋白質，而天冬氨酸作為一種氨基酸是組成蛋白質的zui基本的元件，但其不像其它氨基酸一樣，在機體血液中天冬氨酸并不容易獲得，似乎機體會限制血液中天冬氨酸的水平，因此每一個哺乳動物的細胞都需要自己制造天冬氨酸，為了制造天冬氨酸及核酸，細胞就需要產生額外的電子，因為相比細胞攝取食物而言zui終產物僅需要少量的電子。

研究者Matthew Vander Heiden教授指出，這是所有增殖細胞必須解決的問題，這項研究中我們調查了哺乳動物細胞解決該問題的機制，首先我們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(fā)現，細胞呼吸的角色主要表現在天冬氨酸的產生上，如果存在特定的營養(yǎng)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。

在另一篇研究報道中，研究者利用了另外一種方法來確定天冬氨酸和細胞呼吸之間的關聯，研究者利用基因編輯工具CRISPR進行了一項遺傳篩查試驗揭示了，在沒有GOT1酶類存在的情況下，當細胞呼吸被抑制時其就會死亡，而在正常情況下，GOT1可以消耗天冬氨酸來將電子轉移到線粒體中。后期研究中研究者發(fā)現，當細胞呼吸作用喪失時，GOT1就會通過催化逆反應在細胞內液中產生天冬氨酸來補償線粒體天冬氨酸合成的缺失，丙酮酸鹽可以促進天冬氨酸的合成，從而通過提供產生額外電子的地方來恢復細胞的增殖能力。

研究者Kivanc Birsoy表示，我們的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。本文研究對于未來進行醫(yī)學研究及應用具有一定的指導意義，而相關研究發(fā)現對于研究癌癥發(fā)病機制及新型療法的開發(fā)也會帶來一定的幫助。