肿瘤细胞增殖需要快速合成大分子,包括脂质、蛋白质和核苷酸。许多肿瘤细胞表现出快速的葡萄糖消耗,尽管有充足的氧可利用性(Warburg效应),但大部分葡萄糖衍生的碳被分泌为乳酸盐。在这里,我们使用13C核磁共振波谱检查显示有氧糖酵解的胶质母细胞瘤细胞的代谢。在这些细胞中,三羧酸(TCA)循环是活跃的,但其特征是用于生物合成途径,特别是脂肪酸合成的底物流出。这种合成活动的成功取决于产生还原力(NADPH)和恢复草酰乙酸以继续TCA循环功能(回补)的途径的激活。令人惊讶的是,谷氨酰胺的高速代谢满足了这两种需求。首先,谷氨酰胺向乳酸盐的转化(谷氨酰胺分解)足够快以产生足够的NADPH来支持脂肪酸的合成。第二,尽管有大量的线粒体丙酮酸代谢,丙酮酸羧化被抑制,而回补的草酰乙酸来源于谷氨酰胺。谷氨酰胺分解代谢伴随着丙氨酸和氨的分泌,使得谷氨酰胺的大部分氨基从细胞中丢失,而不是结合到其他分子中。这些数据表明,转化细胞表现出高的谷氨酰胺消耗率,这不能用核苷酸合成或维持非必需氨基酸库所强加的氮需求来解释。相反,谷氨酰胺代谢提供碳源,促进细胞利用葡萄糖来源的碳和TCA循环中间产物作为生物合成前体的能力。
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肿瘤细胞增殖需要快速合成大分子,包括脂质、蛋白质和核苷酸。许多肿瘤细胞表现出快速的葡萄糖消耗,尽管有充足的氧可利用性(Warburg效应),但大部分葡萄糖衍生的碳被分泌为乳酸盐。在这里,我们使用13C核磁共振波谱检查显示有氧糖酵解的胶质母细胞瘤细胞的代谢。在这些细胞中,三羧酸(TCA)循环是活跃的,但其特征是用于生物合成途径,特别是脂肪酸合成的底物流出。这种合成活动的成功取决于产生还原力(NADPH)和恢复草酰乙酸以继续TCA循环功能(回补)的途径的激活。令人惊讶的是,谷氨酰胺的高速代谢满足了这两种需求。首先,谷氨酰胺向乳酸盐的转化(谷氨酰胺分解)足够快以产生足够的NADPH来支持脂肪酸的合成。第二,尽管有大量的线粒体丙酮酸代谢,丙酮酸羧化被抑制,而回补的草酰乙酸来源于谷氨酰胺。谷氨酰胺分解代谢伴随着丙氨酸和氨的分泌,使得谷氨酰胺的大部分氨基从细胞中丢失,而不是结合到其他分子中。这些数据表明,转化细胞表现出高的谷氨酰胺消耗率,这不能用核苷酸合成或维持非必需氨基酸库所强加的氮需求来解释。相反,谷氨酰胺代谢提供碳源,促进细胞利用葡萄糖来源的碳和TCA循环中间产物作为生物合成前体的能力。
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