Cell Metab：細胞缺乏谷氨醯胺無法存活怎麼辦？天冬醯胺解決難題

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本文亮點

1. 缺乏谷氨醯胺的細胞通過谷氨醯胺從頭合成維持細胞增殖

2. 在缺少谷氨醯胺的情況下細胞增殖和蛋白合成需要天冬醯胺

3. 哺乳動物細胞不能對天冬醯胺進行分解代謝

4. 天冬醯胺酶能夠抑制細胞在谷氨醯胺缺乏情況下的適應能力

當哺乳動物細胞缺乏谷氨醯胺，細胞無法進行增殖甚至存活。細胞對谷氨醯胺的消耗隨生長速率的變化而改變，大量證據表明一些類型的腫瘤會缺乏谷氨醯胺的供應，一些血液供應薄弱的組織也會出現這種情況，這些結果表明在缺乏外部谷氨醯胺供應的情況下，細胞需要啟動適應性機制維持谷氨醯胺水平以供應細胞存活和增殖。外部來源的天冬醯胺能夠挽救細胞存活和生長，來自美國紀念斯隆凱特琳癌症中心的華人科學家Ji Zhang等人對其中的機制進行了探究，相關研究結果發表在國際學術期刊Cell Metabolism上。

在這項研究中，研究人員報道天冬醯胺對細胞的這種救助能力源於蛋白合成過程中對天冬醯胺的使用。他們發現在所有得到檢測的哺乳動物細胞系中都缺乏天冬醯胺酶活性，這種酶能夠催化天冬醯胺水解，因此細胞無法利用天冬醯胺合成其他氨基酸或生物合成中間產物。大多數缺乏谷氨醯胺的細胞系能夠進行足夠的谷氨醯胺合成以維持必需氨基酸的獲取，合成具有谷氨醯胺依賴性的生物合成前體，但無法獲得天冬醯胺。

如果向細胞內導入天冬醯胺酶能夠增強谷氨醯胺的合成，增加三羧酸循環的原料補充，以及核苷酸前體的合成。但在缺乏谷氨醯胺的培養條件下，細胞內的天冬醯胺酶能夠抑制細胞生長和存活，也會嚴重影響體內腫瘤移植物的生長。

這些結果表明天冬醯胺酶活性的缺失代表了哺乳動物細胞的一種進化適應性，讓哺乳動物細胞能夠應對細胞外谷氨醯胺的病理生理變化以維持細胞存活。

原始出處：Natalya N. Pavlova, et al. As Extracellular Glutamine Levels Decline, Asparagine Becomes an Essential Amino Acid. Cell Metabolism (2017), https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.12.006

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