施一公组Cell Research：谷氨酰胺对癌细胞的新作用

来自清华大学的施一公教授研究组围绕谷氨酰胺在癌细胞中的作用，提出了不同于经典观点的新见解，指出谷氨酰胺在肿瘤细胞中的主要作用在于对抗酸性环境，而不是作为营养成分。相关成果公布在Cell Research杂志上。

　　

生物通报道：来自清华大学的施一公教授研究组发表了题为“A proposed role for glutamine in cancer cell growth through acid resistance”的文章，围绕谷氨酰胺在癌细胞中的作用，提出了不同于经典观点的新见解，指出谷氨酰胺在肿瘤细胞中的主要作用在于对抗酸性环境，而不是作为营养成分。相关成果公布在Cell Research杂志上。

癌细胞的代谢机制不同于正常细胞，这些细胞能重新连接代谢回路，为癌性生长提供能源。癌细胞代谢过程中随着乳酸的积累，有氧糖酵解水平也大大的提高，这种现象被称为Warburg效应。显然维持癌细胞的存活需要一个复杂的耐酸性系统。

其实长久以来，L-谷氨酰胺（Gln）就被认为是癌细胞生长必不可少的成分，一般认为其作用是作为碳源和氮源的营养因子。而施一公研究组此前曾发现谷氨酰胺能通过释放氨，获得针对大肠杆菌的耐酸性。由此研究人员推测谷氨酰胺在肿瘤细胞中的主要作用在于对抗酸，而不是作为营养成分。

在这篇文章中，研究人员就针对这一假设，提出了初步的实验证据，来自支持这一观点。研究人员发现谷氨酰胺可以帮助癌细胞在酸性环境中存活，如果特殊谷氨酰胺酶活性受到抑制，癌细胞的这一能力也会受到抑制。

通过深入实验，研究人员证明谷氨酰胺酶的抑制剂——可以作为抗癌药物，目前正在临床试验中，能通过遏制癌细胞在酸性环境下存活的能力，而发挥作用，因此研究人员指出，细胞培养基中需要谷氨酰胺也有可能是由于这种成分在细胞耐酸性能力中的至关重要作用。

谷氨酰胺对于癌细胞来说意义重大，近期来自哈佛大学的一组研究人员还发现了胰腺导管腺癌PDAC细胞中的一种特殊谷氨酰胺代谢途径，这种途径与常见谷氨酰胺途径不同，是肿瘤生长所必需的代谢途径。基于这种途径对癌细胞的重要性，以及对正常细胞的无关紧要性，可以研发出一种针对这一途径的癌症治疗新方法（见获巨额奖金 哈佛学者解析癌症代谢机制）。

近期施一公研究组还在结构生物学方面获得了突破性进展，他们首次报道了能量耦合因子转运蛋白复合物四聚体的晶体结构，并通过结构信息阐述了该蛋白复合物的工作的分子机制。这项工作不仅是阐述能量耦合因子转运蛋白工作机制方面的一次突破，也对解决日益严重的细菌抗药性等问题有着参考价值。

（生物通：张迪）

原文摘要：

A proposed role for glutamine in cancer cell growth through acid resistance

Cancer cells exhibit a greatly increased level of aerobic glycolysis with accumulation of lactic acid, a phenomenon known as the Warburg effect. Apparently, survival of cancer cells requires an elaborate system for acid resistance. L-glutamine (Gln) has long been known to be essential for cancer cell growth, which is generally thought to relate to the nutritional value of Gln as carbon and nitrogen source. On the basis of our recent finding that Gln provides acid resistance for E. coli through release of ammonia, we hypothesized that the primary role of Gln in cancer cells is to fight acid, rather than provide nutrition, through enzymatic deamidation. In this letter, we provide preliminary experimental evidence that supports this hypothesis. We demonstrate that Gln helps cancer cells survive acidic stress, which is compromised by inhibition of specific glutaminase activity. Our data suggests that glutaminase inhibitors, currently under clinical trials as an anti-cancer drug, may work by countering the ability of cancer cells to survive under acidic environment. We further speculate that the general requirement of Gln in cell culture is also due to its crucial role in acid resistance.