Science：新近发现甘氨酸与癌细胞的增殖相关

近一个世纪以来，研究人员已经知道癌细胞不同于正常细胞，其葡萄糖代谢方式发生了变化。近日，Broad研究所和马萨诸塞州总医院的研究人员研究了60种肿瘤细胞株，分析了肿瘤细胞处于细胞分裂期时，超过200多种肿瘤细胞消耗或释放的代谢产物。研究发现最小的氨基酸——甘氨酸在癌细胞扩散中发挥关键作用。其研究结果刊登在5月25日的国际权威杂志Science上。

Vamsi Moothas表示：科学家们对癌症新陈代谢的兴趣日益增长，但最新的研究都基本已经集中于一条或两条非常特定的代谢途径上。研究团队发现甘氨酸代谢途径与癌细胞的分裂增长密切相关。

运用CORE(COnsumption and RElease)技术，我们可以定量准确确定每一个细胞每小时消耗或释放每个代谢产物的量。

新的研究数据最引人注目的成果之一是甘氨酸代谢模式是如何与癌症细胞分裂的速度有关联的。在分裂慢的细胞中，少量的甘氨酸会被细胞释放到细胞培养基中。但在迅速分裂的癌细胞中，甘氨酸会被代谢。研究人员表示这意味着快速分裂的癌细胞会很快消耗代谢物，而分裂慢的细胞实际上会慢慢释放代谢产物。

除了研究与细胞分裂率相关的代谢产物外，研究团队也研究了近1500种代谢酶的表达。其中线粒体内甘氨酸合成所需的酶与细胞分裂速度最高度相关的。

研究人员有两个独立的方法来开展研究：代谢产物分析图谱以及基因表达图谱，这两种方法都显示甘氨酸是与肿瘤细胞增殖率相关的重要的代谢产物。

为了进一步验证和阐明这些研究结果，研究人员通过去除培养基中甘氨酸或是阻断参与甘氨酸合成的代谢酶，以此来剥夺肿瘤细胞的甘氨酸后，结果发现在这两种情况下，快速分裂的癌细胞分裂速度减慢，但增长较慢的癌细胞却并没有受到影响。

doi:10.1126/science.1218595
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Metabolite Profiling Identifies a Key Role for Glycine in Rapid Cancer Cell Proliferation

M. Jain, R. Nilsson, S. Sharma, N. Madhusudhan, T. Kitami, A. L. Souza, R. Kafri, M. W. Kirschner, C. B. Clish, V. K. Mootha.

Metabolic reprogramming has been proposed to be a hallmark of cancer, yet a systematic characterization of the metabolic pathways active in transformed cells is currently lacking. Using mass spectrometry, we measured the consumption and release (CORE) profiles of 219 metabolites from media across the NCI-60 cancer cell lines, and integrated these data with a preexisting atlas of gene expression. This analysis identified glycine consumption and expression of the mitochondrial glycine biosynthetic pathway as strongly correlated with rates of proliferation across cancer cells. Antagonizing glycine uptake and its mitochondrial biosynthesis preferentially impaired rapidly proliferating cells. Moreover, higher expression of this pathway was associated with greater mortality in breast cancer patients. Increased reliance on glycine may represent a metabolic vulnerability for selectively targeting rapid cancer cell proliferation.