2021年是每本生物化學(xué)教科書中講授的一項(xiàng)基本發(fā)現(xiàn)的100周年。1921年，德國(guó)醫(yī)師奧托·沃堡(Otto Warburg)觀察到癌細(xì)胞以奇怪的低效方式從葡萄糖中獲取能量：癌細(xì)胞沒(méi)有像氧氣那樣“燃燒"，而是像酵母一樣進(jìn)行發(fā)酵，然后發(fā)酵。這種與氧氣無(wú)關(guān)的過(guò)程很快發(fā)生，但葡萄糖中的許多能量尚未開(kāi)發(fā)。
多年來(lái)，已經(jīng)提出了各種各樣的假設(shè)來(lái)解釋W(xué)arburg效應(yīng)，其中包括癌細(xì)胞具有線粒體缺陷的想法(即它們的“能量工廠")，因此無(wú)法控制葡萄糖的燃燒。但是這些解釋都沒(méi)有經(jīng)受住時(shí)間的考驗(yàn)。(例如，癌細(xì)胞的線粒體工作正常。)
現(xiàn)在，由斯隆·凱特琳研究所(Sloan Kettering Institute)的一個(gè)研究小組由免疫學(xué)家Ming Li提出了一個(gè)新的答案，該答案基于大量的基因和生化實(shí)驗(yàn)，并于1月21日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
它歸結(jié)為Warburg代謝與細(xì)胞中稱為PI3激酶的強(qiáng)大酶之間的活性之間先前未被認(rèn)識(shí)的聯(lián)系。
李博士說(shuō)：“ PI3激酶是一個(gè)關(guān)鍵的信號(hào)分子，其功能幾乎像細(xì)胞代謝的總指揮。"“細(xì)胞中大多數(shù)耗能的細(xì)胞事件，包括細(xì)胞分裂，僅在PI3激酶提示時(shí)發(fā)生。"
隨著細(xì)胞轉(zhuǎn)移到Warburg代謝中，PI3激酶的活性增加，進(jìn)而增強(qiáng)了細(xì)胞分裂的決心。這有點(diǎn)像給總司令擴(kuò)音器。
這一發(fā)現(xiàn)改變了生物化學(xué)家普遍認(rèn)為的觀點(diǎn)，即新陳代謝是細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的次要條件。他們還建議靶向代謝可能是阻止癌癥生長(zhǎng)的有效方法。
挑戰(zhàn)教科書視圖
李博士和他的團(tuán)隊(duì)，包括研究生柯旭，研究了免疫細(xì)胞中的Warburg代謝，免疫細(xì)胞也依賴于這種看似無(wú)效的代謝形式。當(dāng)免疫細(xì)胞被告知存在感染時(shí)，隨著它們數(shù)量的增加和對(duì)抗感染機(jī)制的增強(qiáng)，一種稱為T細(xì)胞的類型會(huì)從典型的燃燒氧的代謝形式轉(zhuǎn)變?yōu)閃arburg代謝。
控制此轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵開(kāi)關(guān)是一種稱為乳酸脫氫酶A(LDHA)的酶，該酶是響應(yīng)PI3激酶信號(hào)傳導(dǎo)而制成的。這種轉(zhuǎn)換的結(jié)果是，葡萄糖僅保持部分分解，并且細(xì)胞的胞質(zhì)溶膠中會(huì)迅速產(chǎn)生稱為ATP的細(xì)胞能量。(相反，當(dāng)細(xì)胞使用氧氣燃燒葡萄糖時(shí)，部分分解的分子到達(dá)線粒體，并在那里進(jìn)一步分解，從而延遲生成ATP。)
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