?Science:初次发现谷氨酰胺代谢开关是红细胞发育的关键
造血干细胞经过分歧的阶段发育为齐全成熟的红细胞。。。。。。这一根基的生物过程是由一系列复杂的代谢过程决定的。。。。。。在镰状细胞病和β-地中海血虚等血液疾病中,,,,,,,这些过程往往失调。。。。。。
近日,,,,,,,美国圣裘德儿童医院的科学家们初次发现了谷氨酰胺在这一过程中的作用。。。。。。钻研批注,,,,,,,调节谷氨酰胺代谢有望医治常见的红细胞疾病。。。。。。同时,,,,,,,谷氨酰胺的丰度能够作为评估疗效的工具。。。。。。
这篇题为“A glutamine metabolic switch supports erythropoiesis”的论文于11月15日颁发在《Science》杂志上。。。。。。
红细胞是由自我更新的造血干细胞(HSC)天生的。。。。。。只管红细胞占成人细胞总数的84%,,,,,,,但其代谢职能却是唯一无二的。。。。。。
共同通讯作者、圣裘德儿童医院病理学系徐剑(Jian Xu)教授称:“成熟的红细胞没有线粒体等细胞器。。。。。。这就提出了一个沉要问题,,,,,,,即成熟的红细胞若何处置代谢需要,,,,,,,以形成如此巨大的生物量。。。。。。”
徐剑团队与肿瘤学系的倪敏(Min Ni)团队合作,,,,,,,着手相识调节正常红细胞成熟的代谢过程,,,,,,,以及这一过程在各类疾病中若何扭转。。。。。。他们系统分析了每个红细胞成熟阶段的代谢变动。。。。。。
钻研人员把稳到谷氨酰胺的一个惊人变动。。。。。。“干细胞通常;;;;;;岱只劝滨0,,,,,,,以满足各类代谢需要,,,,,,,”徐剑指出。。。。。。“不外,,,,,,,这一过程在后期分化过程中齐全逆转。。。。。。细胞终场分化谷氨酰胺,,,,,,,并起头合成谷氨酰胺。。。。。。”
谷氨酰胺合成酶是断根毒素的关键
在血细胞的早期成熟过程中,,,,,,,谷氨酰胺作为一种能量起源被分化。。。。。。然而,,,,,,,钻研人员发现,,,,,,,这个剧本在发育的后期阶段回转。。。。。。多所周知,,,,,,,红细胞中的血红蛋白掌管运输氧气,,,,,,,而血红素是血红蛋白中的重要成分。。。。。。
红细胞的成熟依赖于血红素的天生,,,,,,,但若是不断根铵离子(血红素天生的副产品),,,,,,,就会造成氧化应激。。。。。。他们发现,,,,,,,红细胞起头产生谷氨酰胺合成酶,,,,,,,通过将谷氨酸与铵离子结合天生谷氨酰胺来推进铵离子的断根。。。。。。
这项工作对β-地中海血虚等红细胞疾病的医治有潜在影响,,,,,,,由于医治这些疾病的药物与红细胞成熟度的改善有关。。。。。。然而,,,,,,,由于谷氨酰胺合成酶遍布全身,,,,,,,因而去除它是致命的。。。。。。
通过谷氨酰胺合成酶的前提性失活,,,,,,,钻研人员确定了谷氨酰胺代谢错乱与红细胞疾病之间的直接关联。。。。。。“我们发现,,,,,,,在各类红细胞疾病中,,,,,,,这一过程都被粉碎,,,,,,,”徐剑说。。。。。。“它产生的代谢表型与谷氨酰胺合成酶不足症类似,,,,,,,其特点是谷氨酸和铵离子水平升高,,,,,,,谷氨酰胺水平降低。。。。。。”
谷氨酰胺与血液疾病之间的关联
钻研人员发现,,,,,,,谷氨酰胺合成酶氧化导致其活性受损。。。。。。通过增长这种蛋白质的表白,,,,,,,他们复原了酶的活性,,,,,,,以医治这些疾病。。。。。。目前,,,,,,,β-地中海血虚症患者能够用药物luspatercept来医治,,,,,,,然而,,,,,,,这种药物是若何起作用的还不齐全明显。。。。。。
通过与其他科学家合作,,,,,,,钻研人员在与luspatercept有关的钻研中发现谷氨酰胺与谷氨酸比值增长,,,,,,,批注这种药物可能通过复原谷氨酰胺水平来阐扬作用。。。。。。
L-谷氨酰胺也被用来缓解镰状细胞病的症状,,,,,,,但这种药物若何阐扬作用也同样存在争议。。。。。。钻研了局批注,,,,,,,L-谷氨酰胺补充剂的疗效很可能是建复谷氨酰胺合成酶的粉碎。。。。。。
“通过补充谷氨酰胺,,,,,,,你为红细胞提供了额表的谷氨酰胺,,,,,,,以满足各类需要,,,,,,,”徐剑诠释说。。。。。。“这也许能够诠释为什么L-谷氨酰胺对镰状细胞病患者有益;;;;;;;这也是我们在积极钻研的问题。。。。。。”
除了对医治红细胞疾病有直接影响之表,,,,,,,这项钻研还批注,,,,,,,谷氨酰胺与谷氨酸比值等代谢特职能够作为其他多种疾病的生物标志物。。。。。。
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