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Pacold等研究人員在Nature子刊《Naturechemical biology》上揭示了新的磷酸甘油酸脫氫酶(PHGDH)抑制劑可選擇性地阻止PHGDH依賴型癌細胞的生長,揭示了絲氨酸生物合成在一碳單位代謝中的潛在作用。《Naturechemical biology》報導了關於癌細胞絲氨酸代謝的綜述,並對Pacold等的研究進行評述。
磷酸甘油酸脫氫酶(PHGDH)是絲氨酸生物合成途徑中的第一分支酶,並高表達於一些腫瘤中。癌細胞好比生物合成工廠,「配置」有細胞生長和繁殖相關的多種代謝途徑。絲氨酸是繼葡萄糖和穀氨酸之後的第三大癌細胞代謝相關物質。上個世紀80年代末的研究證明了癌細胞中絲氨酸的合成增加,這意味著該途徑與癌症的生長有關,但直到後來發現PHGDH基因在乳腺癌和黑素瘤中的表達增多後,該途徑才被聚焦在燈光下。
重要的是,沉默PHGDH基因可顯著影響PHGDH依賴型癌症的生長,使該酶成為癌症治療的新靶點。如今,PHGDH被認為是「善意」的癌基因,科學家近期發現,除了基因擴增,還在肺癌中發現PHGDH的轉錄激活。還有文獻表明即使在細胞外絲氨酸充足的情況下,PHGDH抑制劑也可減少PHGDH依賴型癌細胞的生長和存活,這意味著PHGDH和單糖絲氨酸代謝在癌細胞中除了提供蛋白質和核苷酸生物合成所需物質之外,還扮演了其他角色。此外,曾有文獻表明PHGDH具有多種酶活性及催化功能,使α-酮戊二酸還原成腫瘤代謝物,這也解釋了其致癌功能。然而,這些功能都是絲氨酸重頭合成的副產物,並依賴於細胞外絲氨酸的供應,且這些文獻並沒有調查沉默PHGDH後胞外絲氨酸的命運。
PHGDH抑制劑具有抗癌活性
研究示意圖(來源:Naturechemical biology)
為了揭開這些謎團,Pacold等研究人員選定了兩種強有力的哌嗪-1-硫代醯胺PHGDH抑制劑——NCT-502和NCT-503,當在癌細胞系和移植瘤中檢測時,PHGDH抑制劑對PHGDH依賴型癌症表現出有效的抗癌活性,但對非PHGDH依賴型癌症無此效應。除了絲氨酸合成抑制作用之外,PHGDH抑制劑沒有擾亂其他胺基酸,但天冬氨酸例外。此外研究人員還驗證了PHGDH抑制劑在絲氨酸合成中的角色,發現PHGDH抑制劑不僅影響葡萄糖合成絲氨酸的途徑,還減少了胞內及胞外絲氨酸到核苷酸過程中碳的摻入。
該項揭示了癌細胞絲氨酸代謝的新見解,然而仍有些問題未解決,例如研究人員並沒有分析PHGDH抑制劑的作用機制等,因而癌細胞絲氨酸代謝仍有很多未解之謎。
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