Cell：CRISPR解答细胞代谢谜题

　　

生物通报道  众所周知，线粒体是我们细胞中的发电厂，它利用呼吸作用来释放我们食物中的能量，捕获三磷酸腺苷（ATP）分子中的能量。

在发表于7月30日《细胞》（Cell）杂志上的两篇研究论文中，来自麻省理工学院的研究人员揭示出了增殖细胞，包括肿瘤细胞需要线粒体呼吸作用的原因。尽管有许多其他的途经可以生成ATP，得不到呼吸作用提供的电子受体细胞无法进行增殖。

上接：两篇Cell文章揭示惊人发现：至关重要的氨基酸

在同期的Cell杂志上，麻省理工学院生物学教授、Whitehead研究所和Koch研究所成员David Sabatini报告称，他利用一种不同的方法确定了天冬氨酸和细胞呼吸作用之间的联系。Sabatini和同事们采用基因编辑工具CRISPR进行了遗传筛查，揭示出没有GOT1酶，在呼吸作用受到抑制时细胞将会死去。在正常情况下，GOT1消耗天冬氨酸来将电子传递至线粒体中。

在进一步的研究中，研究人员发现当呼吸作用发生障碍时，GOT1将尝试通过催化逆反应，生成（而不是消耗）细胞质中的天冬氨酸来补偿线粒体天冬氨酸合成不足。研究人员证实，丙酮酸通过构建一个地方来放置电子，挽救细胞增殖，促进了这种天冬氨酸合成。

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Sabatini实验室博士后Kivanc Birsoy说：“我们的研究工作揭示出，呼吸作用在细胞增殖中的主要作用并非是生成能量，而是生成了这一简单的氨基酸——天冬氨酸。这让我们感到非常吃惊。”

癌症之外的利益

不仅是癌症可以从这一重要发现中受益。对于那些罹患线粒体疾病的人来说，他们的状况往往都涉及一些细胞呼吸问题。

Vander Heiden 说：“这些通常是从ATP的角度来看，但其中一些有可能也与电子受体有关。在衰老疾病中，线粒体似乎常常会发生故障，其中的一些缺陷可能是由于电子失衡所导致。”

为了确定丙酮酸的作用是充当电子受体确保了天冬氨酸生成，Vander Heiden利用另一种营养物质完成了相同的研究，这一物质只能充当电子受体，不能履行丙酮酸在细胞中其他的任何功能。

甚至功能完善的对照细胞似乎也从增加获得电子受体和天冬氨酸中略有获益——这有可能促成未来研究：天冬氨酸是否是正常细胞增殖的一个瓶颈。

除了不久的将来在医学研究中的应用，这一研究发现还被认为是基础生物学一个重要的进展。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Supporting Aspartate Biosynthesis Is an Essential Function of Respiration in Proliferating Cells. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.017

An Essential Role of the Mitochondrial Electron Transport Chain in Cell Proliferation Is to Enable Aspartate Synthesis.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.07.016