眾所周知，線粒體是我們細(xì)胞中的發(fā)電廠，它利用呼吸作用來(lái)釋放我們食物中的能量，捕獲三磷酸腺苷（ATP）分子中的能量。

在發(fā)表于7月30日《細(xì)胞》（Cell）雜志上的兩篇研究論文中，來(lái)自麻省理工學(xué)院的研究人員揭示出了增殖細(xì)胞，包括腫瘤細(xì)胞需要線粒體呼吸作用的原因。盡管有許多其他的途經(jīng)可以生成ATP，得不到呼吸作用提供的電子受體細(xì)胞無(wú)法進(jìn)行增殖。

對(duì)于增殖細(xì)胞來(lái)說(shuō)，必須要有足夠的天冬氨酸（aspartate）來(lái)生成新細(xì)胞的RNA、DNA和蛋白質(zhì)。天冬氨酸是一種氨基酸，眾所周知氨基酸是蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件。然而不同于其他的氨基酸，不容易在血液中獲得天冬氨酸，看起來(lái)身體似乎積極限制了血液中這一氨基酸的水平，因此每個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞都必須生成自己的天冬氨酸。此外，為了生成天冬氨酸和核酸，細(xì)胞必須要有個(gè)地方放置多余的電子，因?yàn)橄啾扔诩?xì)胞攝取的食物這一終產(chǎn)物具有較少的電子。

麻省理工學(xué)院Koch綜合癌癥研究所成員、生物學(xué)副教授Matthew Vander Heiden說(shuō)：“這是所有增殖細(xì)胞都必須解決的一個(gè)問(wèn)題。此前，我從未思考過(guò)這一代謝問(wèn)題，而細(xì)菌界的人們卻花費(fèi)了大量的時(shí)間去解答它。”

過(guò)剩的電子

Vander Heiden和同事們調(diào)查了哺乳動(dòng)物細(xì)胞解決這一問(wèn)題，除去多余電子的途經(jīng)。

他們利用了經(jīng)遺傳改造線粒體無(wú)法進(jìn)行呼吸作用的一些癌細(xì)胞。在無(wú)干預(yù)的情況下，這些細(xì)胞無(wú)法進(jìn)行增殖，隨著一些細(xì)胞相繼死去它們的數(shù)量逐漸下降。但添加一些天冬氨酸，它們的數(shù)量則呈指數(shù)增長(zhǎng)，表明沒(méi)有呼吸作用細(xì)胞無(wú)法生成自身的天冬氨酸。

研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示出了呼吸作用在天冬氨酸生成中所起的確切作用。如果將可以充當(dāng)電子受體的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如丙酮酸（pyruvate）添加到這些喪失能力的細(xì)胞中，即便沒(méi)有天冬氨酸它們也能夠進(jìn)行增殖。這表明當(dāng)無(wú)法獲得氧時(shí)，細(xì)胞可以將添加的丙酮酸作為放置多余電子的地方，由此能夠生成天冬氨酸。這一研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于癌癥研究來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)榘┘?xì)胞可以利用這一漏洞來(lái)逃避對(duì)它們的呼吸作用發(fā)動(dòng)的攻擊。

賓夕法尼亞大學(xué)細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授Celeste Simon（未參與該研究）說(shuō)：“這是腫瘤的一種危險(xiǎn)游戲。我們沒(méi)有認(rèn)識(shí)到天冬氨酸是如此的重要。人們猜測(cè)它大概是在生成一些代謝組件。”

Simon和同事們主要從事腎癌代謝問(wèn)題研究。“Matt的論文告訴論文我們，電子傳遞鏈有缺陷的細(xì)胞會(huì)變得依賴于丙酮酸，丙酮酸充當(dāng)了替代電子受體來(lái)生成天冬氨酸，”她說(shuō)。

由于腫瘤只能有限地獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣，它們有可能以一種不同的方式生成了天冬氨酸。知道癌癥有可能依賴丙酮酸充當(dāng)一種替代的電子受體，作為一種途徑繞過(guò)了對(duì)它們生長(zhǎng)的檢查，這意味著研究人員可以尋找一些方法來(lái)關(guān)閉這一漏洞。