东京理工大学 自噬衍生的丝氨酸为线粒体一碳代谢提供营养，支持线粒体蛋白质合成的启动，并允许快速适应呼吸生长
信用:东京理工大学 细胞必须尽可能有效地利用营养资源，以确保生存
这涉及到细胞成分的合成和降解之间的复杂平衡，后者可用于在应激期间从不需要的成分中释放代谢物
自噬是在这种条件下触发的关键细胞内降解途径
自噬将细胞物质捕获并运输到一个称为液泡(或动物细胞中的溶酶体)的特殊隔间，在那里它们被降解以产生基本代谢物，如氨基酸，这是蛋白质的组成部分
这些代谢物然后可以返回细胞质供细胞再利用
这些自噬衍生的代谢产物到底是如何使用的？虽然科学家已经发现这种循环很重要，但细胞中需要代谢物的地方还不知道
为了解决这个问题，来自日本东京理工大学和澳大利亚莫纳什大学的研究人员，包括2016年诺贝尔生理学或医学奖得主Dr
大隅良典着手鉴定细胞如何利用自噬衍生的代谢物
他们的发现发表在《自然通讯》上
医生
亚历山大一世
这篇论文的主要作者梅解释说:“我们想更好地了解自噬的生理学，这是自噬研究领域的一个长期问题
我们将不能自噬的突变酵母细胞从葡萄糖培养基转移到乙醇培养基中，迫使这些细胞以一种非常容易观察到的方式适应呼吸生长
呼吸的这种变化需要线粒体功能的巨大增加，因此涉及细胞代谢机制的重塑
我们发现自噬缺陷型酵母比正常酵母细胞需要更长的时间来适应呼吸系统的生长，我们从这一观察中逆向工作来揭示原因
" 研究小组随后更详细地观察了经历从发酵到呼吸转变的细胞，在发酵过程中，酵母细胞在胞质溶胶中将葡萄糖分解成乙醇以获得能量，在呼吸过程中，其他碳水化合物被用来在线粒体中产生能量
他们发现这种转变触发了自噬，表明细胞需要循环代谢物来适应呼吸
有哪些自噬衍生的代谢产物有助于促进呼吸生长？为了找到答案，该小组首先寻找可以通过自噬循环来支持生长的营养物质，分别向自噬缺陷型突变培养物中添加代谢物，并测试每种代谢物是否能够帮助细胞适应呼吸，从而支持正常生长
事实证明，氨基酸丝氨酸能够挽救自噬突变细胞对呼吸生长的延迟适应
作者接着询问丝氨酸如何帮助细胞开始呼吸
丝氨酸进入一个重要的线粒体代谢途径，称为一碳代谢
这条途径在线粒体蛋白质合成的启动中起着核心作用
虽然数量很少，但这些蛋白质对线粒体呼吸绝对重要
医生
梅和他的同事发现线粒体碳代谢的关键标记在自噬突变细胞中受到干扰，在这些细胞中加入丝氨酸可以恢复碳代谢和线粒体蛋白质合成
博士解释了这项研究的结果
梅说:“在适应呼吸生长的酵母中，自噬在向线粒体提供丝氨酸方面起着核心作用，否则线粒体会经历丝氨酸的严重短缺
除了线粒体呼吸外，细胞中还有许多途径使用丝氨酸，这表明这些途径之间存在竞争
在更概念性的层面上，我们的发现表明自噬为关键的适应途径提供了足够的前体，从而使细胞资源在适应环境波动的过程中得到最有效的利用
当重要代谢物的浓度在应激期间降低时，例如糖酵解到呼吸的转变期间，当细胞途径之间对有限资源的竞争成为生长的瓶颈时，这是至关重要的” 除了加深我们对自噬的基本理解，这项研究还在自噬和一碳代谢之间建立了一种未知的联系，这种联系在癌细胞代谢中起着重要作用
这一结果可能为医学研究人员开发治疗策略提供攻击癌细胞的新工具
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