Аспартат — ключевой ограничитель пролиферации клеток

В двух статьях в журнале Cell исследователи MIT выяснили, почему пролиферирующим клеткам (включая раковые) необходимо митохондриальное дыхание. Хотя АТФ можно синтезировать и другими путями, для деления клеткам критически нужны акцепторы электронов, которые обеспечивает дыхание.

Проблема избытка электронов

Для создания новой ДНК, РНК и белков пролиферирующим клеткам требуется много аминокислоты аспартата. В отличие от других аминокислот, он не доступен в крови в готовом виде — клетки должны синтезировать его сами. В процессе синтеза аспартата и нуклеиновых кислот образуются лишние электроны, которые необходимо куда-то деть.

Роль дыхания и обходные пути

Исследователи генетически отключили дыхание в митохондриях раковых клеток. Без вмешательства такие клетки переставали делиться. Однако добавление аспартата восстанавливало их экспоненциальный рост. Это показало, что без дыхания клетки не могут производить аспартат.

Дальнейшие эксперименты выявили точную роль дыхания: оно поставляет акцепторы электронов (кислород). Если добавить клеткам с отключённым дыханием питательные вещества, способные выступать как альтернативные акцепторы электронов (например, пируват), они снова начинают пролиферировать и синтезировать аспартат.

"Работа показывает, что главная роль дыхания в пролиферации клеток — не производство энергии, а синтез этой простой аминокислоты, аспартата", — говорит Киванч Бирсой, постдок в лаборатории Сабатини.

Значение для медицины

• Онкология: Опухоли, часто растущие в условиях нехватки кислорода, могут использовать пируват как альтернативный акцептор электронов для производства аспартата. Это указывает на потенциальную новую мишень для терапии.
• Митохондриальные болезни: Эти состояния, обычно связываемые с дефицитом АТФ, могут частично быть вызваны проблемами с балансом электронов и синтезом аспартата.
• Базовая биология: Открытие пересматривает фундаментальное понимание роли клеточного дыхания в делении клеток.