Cell综述：线粒体与癌症

　　

生物通报道：线粒体是细胞中集生物能量、生物合成和信号转导功能之大成，必不可少的细胞器，能帮助细胞感应胁迫，适应环境。因此科学家们对于线粒体在肿瘤形成过程中所扮演的重要角色也毫不意外，肿瘤形成需要细胞灵活性，用以适应多种环境（包括癌症治疗），这也是线粒体生物学在癌症研究中意义突出的原因之一。

7月28日Cell杂志综述“Mitochondria and Cancer”详细介绍了近年来线粒体在癌症研究中的作用，一些新的参与因子和作用机制也浮出水面。

Supporting Aspartate Biosynthesis Is an Essential Function of Respiration in Proliferating Cells

线粒体是机体细胞中的能量工厂，会通过呼吸来释放我们摄入食物的能量，同时还能以三磷酸腺苷（ATP）的形式来收集能量。来自MIT的科学家们揭示了机体细胞（包括肿瘤细胞在内）增殖需要线粒体呼吸作用的分子机制，当存在其它方式制造ATP时，细胞在没有呼吸作用提供的电子受体时并不会进行增殖。

研究人员利用癌细胞进行研究，对癌细胞进行遗传工程化操作使其不能够呼吸，在没有任何干预的情况下，这些癌细胞就不会增殖，而且随着部分细胞死亡癌细胞群体就会慢慢下降。

随后研究者发现，细胞呼吸的精确角色主要表现在天冬氨酸的产生上，如果存在特定的营养物质，比如丙酮酸盐，其就可以扮演受损细胞所需要添加的电子受体，这样细胞就可以在没有天冬氨酸的情况下较好地进行增殖；这就表明，细胞可以利用额外添加的丙酮酸盐的电子受体来制造产生天冬氨酸，这对于癌症研究非常重要，因为癌细胞经常可以利用这种方式来进行增殖。

这项研究揭示了呼吸在细胞增殖中的主要角色，这对于后期癌症研究非常关键，对于线粒体疾病患者而言，他们往往会经历细胞呼吸等问题。

Reductive carboxylation supports redox homeostasis during anchorage-independent growth

研究人员证实癌细胞利用一种“搭载（piggybacking）”系统携带来自PPP的电子进入线粒体中。这种电子运动涉及细胞质中发生的一种特殊反应，这种反应类似于克雷布斯循环的一种逆反应，将来自NADPH的电子转移到一种被称作柠檬酸的分子。接着，柠檬酸进入线粒体，激活另一种途径从而导致电子释放同时在产生ROS的位点上产生NADPH，这就允许癌细胞不用附着到基质上也能存活和生长。

这项研究揭示出癌细胞利用两种已知的代谢途径---戊糖磷酸途径（PPP）和克雷布斯循环（Krebs cycle,也称作柠檬酸循环）---的替代途径抵抗毒性分子。这些毒性分子是通过氧化应激杀死细胞的活性氧（ROS）。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Mitochondria and Cancer

Mitochondria are bioenergetic, biosynthetic, and signaling organelles that are integral in stress sensing to allow for cellular adaptation to the environment. Therefore, it is not surprising that mitochondria are important mediators of tumorigenesis, as this process requires flexibility to adapt to cellular and environmental alterations in addition to cancer treatments. Multiple aspects of mitochondrial biology beyond bioenergetics support transformation, including mitochondrial biogenesis and turnover, fission and fusion dynamics, cell death susceptibility, oxidative stress regulation, metabolism, and signaling. Thus, understanding mechanisms of mitochondrial function during tumorigenesis will be critical for the next generation of cancer therapeutics.