微环境调控肿瘤代谢的研究

20世纪20年代,奥托·瓦博格首次发现肿瘤细胞在正常氧的情况下优先利用糖酵解的现象.近一个世纪以来,细胞代谢在肿瘤发生发展中的作用引起了广泛的关注.其基本机制是肿瘤细胞在营养匮乏的环境中通过劫持、重塑不同的细胞代谢途径,包括合成和分解途径,从而为其生存和增殖提供生物大分子原料;而这些代谢途径改变和代谢物的变化通过转录、表观、翻译和翻译后修饰等不同机制来调控细胞的生命活动,从而在肿瘤发生发展中起着至关重要的作用.因此,代谢异常是肿瘤的十大特征之一.近年来,随着对癌基因和抑癌基因的突变以及各类生长因子和下游信号通路的深入研究,特别是近十年对肿瘤细胞所处的微环境在肿瘤发生发展中的关键作用不断阐明,人们逐步认识到肿瘤细胞和其所处微环境的相互作用对肿瘤代谢的重塑产生重要的影响,因此揭示微环境对肿瘤细胞代谢的调控机制,将为肿瘤的诊断和治疗提供新的靶点和合理化治疗方案,从而提高肿瘤病人的生存率及其生活质量.

赖氨酸乙酰化调控细胞代谢的机制

赖氨酸乙酰化是一种重要的翻译后修饰。细胞内的蛋白质,特别是代谢酶,广泛受乙酰化修饰的调控。乙酰化修饰由乙酰化酶和去乙酰化酶调节,对细胞的物质代谢和能量稳态进行多层次、复杂而又精细的调控。乙酰化酶和去乙酰化酶活性的发挥依赖中间代谢产物,且多种代谢物能够调控乙酰化酶和去乙酰化酶的催化活力。因此,乙酰化修饰是调控细胞代谢的重要机制。此外,乙酰化修饰能够调节自噬和营养物质感受通路,从而调控细胞的物质和能量稳态;乙酰化修饰对组蛋白的调节则能根据细胞的营养状态在表观遗传水平改变基因的表达,使细胞高效地应对不同的营养和压力状态。乙酰化修饰与代谢相关疾病的发生发展具有重要联系,对乙酰化调控的研究将极大增进人们对细胞代谢、表观遗传等生命活动的认识。

代谢物感受与信号传递

代谢物感受及信号传递是最基本的生命活动之一。细胞在生物进化过程中产生了多种多样的机制感受内外环境中的代谢物波动,以协调细胞代谢本身以及代谢与其他生物学过程。虽然经过几十年的研究,细胞代谢网络已被清楚地解析和绘制,但人们对细胞感受代谢物波动的机制及其生理功能仍缺乏足够认识。除了经典的感受能量和氨基酸营养状态的AMPK和mTOR通路外,对于新的代谢物感受器分子以及代谢物感受机制了解甚少。根据目前对代谢物感受的认识,代谢物感受通路由感受器、信号转导蛋白和效应蛋白构成。代谢物的浓度变化可通过代谢物感受器、代谢物感受模块或代谢物分子对靶蛋白的化学修饰三种不同方式被细胞感受,并调控相应生理活动。细胞采取多种机制感受糖类、脂类、氨基酸、代谢中间体等代谢物的变化,整合细胞的营养和代谢状态,作出相应决策,协调生命活动的正常进行。代谢物感受异常是肿瘤代谢重塑的重要组成部分,因此代谢物感受也成为极具潜力的肿瘤代谢靶点。

编者按

细胞代谢是最基本的生命活动之一。基于目前的认知,细胞代谢是指生命体内对维持生命所必需的化学反应的总和。在20世纪50、60年代,生物学和化学领域的交叉在细胞代谢领域造就了前所未有的繁荣:人们对代谢物的种类及生理功能的认识得到了极大的扩充;催化代谢反应的酶类分子也比较系统地被鉴定挖掘并绘制入代谢网络;对代谢具有调控作用但不直接参加化学反应的蛋白也得到了功能的注释。