《科学》：癌细胞的“加油泵”

来自瑞士日内瓦大学细胞生物学系，英国医学研究理事会等处的研究人员发表了题为“Identification and Functional Expression of the Mitochondrial Pyruvate Carrier”的文章，解析了丙酮酸如何被运送到线粒体中，分析了肿瘤细胞能量充沛的原因，相关成果公布在Science杂志上。

　　

生物通报道：我们的细胞需要呼吸和消化，是一个整体有机体，这种有机体利用氧气将摄取营养物质中包含的能量提取出来，然后丢弃废物，比如二氧化碳和水。葡萄糖是细胞首选的营养物，却是在缺氧的细胞质环境中被消化的，这样会形成丙酮酸，以及少量能量，之后丙酮酸就会被运送到线粒体——细胞的发电厂，进行充分燃烧，从而获得最大的能量释放。

多年来科学家们对线粒体展开了广泛的研究，发现存在一种特殊的线粒体丙酮酸载体：pyruvate carrier（MPC），但是至今这种载体的分子识别机制，仍然不清楚，而且研究人员也发现在癌细胞中需要更多的能量，那么这些能量又从何而来呢？

来自瑞士日内瓦大学细胞生物学系，英国医学研究理事会等处的研究人员发表了题为“Identification and Functional Expression of the Mitochondrial Pyruvate Carrier”的文章，解析了这一谜团，分析了肿瘤细胞能量充沛的原因，相关成果公布在Science杂志上。

肿瘤细胞的能量生产

领导这一研究的是日内瓦大学Jean-Claude Martinou教授，他表示，“与健康细胞相反，肿瘤细胞主要在细胞质中产生它们所需的能量，其中的缘由目前还并不清楚，这些细胞很少用到线粒体”。

但是癌细胞并不缺乏能量，它们通过增加葡萄糖的消耗，来补充低能量产出，这种方法帮助它们在缺少氧气的情况下，最大程度的获取能量。并且癌细胞通过绕过线粒体的“捷径”，也能避开有毒分子的有害影响，比如细胞线粒体呼吸过程中产生的自由基。

如何将“燃料管道”恢复到正常途径上？

“三十年来，生物学家都在尝试了解丙酮酸如何从细胞质中运输到线粒体内的，我们的这项研究最终找到了这种载体——称为线粒体丙酮酸载体（Mitochondrial Pyruvate Carrier, 缩写为MPC）”，文章第一作者，日内瓦大学Sébastien Herzig补充道。

MCP是一种普遍存在的载体，在从酵母到人类中，这种载体都很相似，“今后，我们将深入探讨，这些细胞如何根据其能量需求，调控这种载体的活性”，Jean-Claude Martinou教授说，下一步的挑战就是恢复肿瘤细胞中线粒体的正常功能，这可以通过激活运送丙酮酸到线粒体中的载体来实现。

癌症线粒体研究

癌细胞的快速增殖等特点使得其代谢远高于正常细胞且需要获取更多的能量，线粒体DNA参与编码了有氧呼吸的关键组成部分——呼吸链的多个复合体，因此通过对癌组织中线粒体DNA的突变模式及其产生机制的研究，有助于深入理解伴随着癌细胞能量获取方式的转变所可能带来的适应性变化。

在这一领域近期也获得了一些成果，比如去年国内昆明动物研究所的孔庆鹏研究员分析了186例食管癌癌组织及癌旁正常组织的线粒体基因组序列，并将其与已报道的来自各种癌组织样本的1235条线粒体全基因组序列以及3639条来自一般人群的线粒体基因组序列进行了充分的比较研究。

结果表明，无论是在食管癌还是其它类型的癌组织中，其线粒体DNA突变模式与一般人群的均明显不同。这说明了大多数癌线粒体DNA突变很可能仅仅只是选择压力放松所产生的结果，对于线粒体DNA在癌发生发展过程中的真正作用需要有新的认识。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Identification and Functional Expression of the Mitochondrial Pyruvate Carrier

The transport of pyruvate, the end product of glycolysis, into mitochondria is an essential process that provides the organelle with a major oxidative fuel. Although the existence of a specific mitochondrial pyruvate carrier (MPC) has been anticipated, its molecular identity remained unknown. We report that MPC is a heterocomplex formed by two members of a family of previously uncharacterized membrane proteins that are conserved from yeast to mammals. Members of the MPC family were found in the inner mitochondrial membrane, and yeast mutants lacking MPC proteins showed severe defects in mitochondrial pyruvate uptake. Coexpression of mouse MPC1 and MPC2 in Lactococcus lactis was sufficient to allow transport of pyruvate across the membrane. These observations firmly establish these proteins as essential components of the MPC.