GLS1聚集成杆状结构促进谷氨酰胺饥饿诱导的细胞凋亡
批准号:
32070749
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
江彬
依托单位:
学科分类:
细胞代谢、应激及稳态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
江彬
中文摘要
谷氨酰胺是人体内含量最丰富的自由氨基酸,也是生物合成中碳源和氮源的重要提供者,多数肿瘤细胞的生长和增殖依赖于谷氨酰胺代谢,缺乏谷氨酰胺会引起细胞凋亡,其机理还所知甚少。谷氨酰胺酶(GLS1)是谷氨酰胺代谢的关键酶,然而我们发现在多种肿瘤细胞中敲除GLS1反而能抑制谷氨酰胺饥饿诱导的细胞凋亡,说明GLS1能促进谷氨酰胺缺乏诱导的细胞凋亡。通过免疫荧光染色,我们惊奇地发现在谷氨酰胺饥饿状态下GLS1能聚集成杆状的超级结构,且这种超级结构的形成是GLS1促凋亡的关键因素。进一步研究发现GLS1形成的超级结构能急剧上调ROS,促进 BAX的线粒体转运,从而触发凋亡。在该项目中我们拟进一步研究谷氨酰胺缺乏引起GLS1聚集成超级结构;GLS1超级结构上调ROS及ROS促进BAX的线粒体转运并最终引起细胞凋亡的机理。我们的研究将揭示GLS1的多功能性,并阐明一个新的谷氨酰胺饥饿诱导的细胞凋亡的机理。
英文摘要
Glutamine,the most abundant free amino acid in humans,is an important nitrogen and carbon donor. Most tumor cell lines consume large quantities glutamine to support cell growth and proliferation.Mass evidences have highlighted glutamine deprivation can induce apoptosis. However, the detail mechanism underline glutamine deprivation mediated cell death is not well understood. Our preliminary work showed that knock-out GLS1, a key enzyme in glutamine metabolism, dramatically suppressed apoptotic cell death in a variaty of cell lines. By employing immunofluorescent staining, we surprisedly found that GLS1 could assemble into a fiber like oligomer and this higher order structure played an important role in glutamine deprivation mediated cell death. Further study showed that GLS1 high order oligomer facilitated the accumulation of ROS and translocation of BAX to mitochondria. We will try to clarify the mechanism how GLS1 assemble into a fiber like oligomer under glutamine deprivation. We will also try to figure out how this high order structure upregulates ROS and facilitates translocation of BAX to mitochondria to promote cell death. Our study will clarify a new function of GLS1 and provide new insignt into glutamine deprivation mediated cell death.
谷氨酰胺是人体内含量最丰富的自由氨基酸,也是生物合成中碳源和氮源的重要提供者,多数肿瘤细胞的生长和增殖依赖于谷氨酰胺代谢,缺乏谷氨酰胺会引起细胞凋亡,其机理还所知甚少。谷氨酰胺酶(GLS1)是谷氨酰胺代谢的关键酶,然而令人惊讶的是,我们发现GLS1在谷氨酰胺缺乏时,不是维持细胞存活,反而是促进细胞的凋亡。机理研究显示,GLS1是线粒体内谷氨酸浓度的感受器。细胞处于谷氨酰胺饥饿时,线粒体内谷氨酰胺衍生的谷氨酸浓度降低。当谷氨酸浓度低于一定阈值时,GLS1从二聚体形式转化为一种微米级别的杆状聚合物。GLS1形成杆状结构后,其与谷氨酰胺的亲和力增强了11倍,其活性增强了惊人的36倍。GLS1超活性多聚体将细胞内已经稀少的谷氨酰胺转化为谷氨酸,导致谷氨酰胺的耗竭。谷氨酰胺的不足阻碍了天冬酰胺合成,并进一步抑制了线粒体基因组编码蛋白质的翻译,导致电子传递链受损、线粒体ROS的过量累积和细胞凋亡。综上,本项目的研究揭示了GLS1通过感受其产物浓度进行结构重塑,从而启动细胞死亡的一种细胞应激性反应途径。
IDH1 R132突变体通过上调GLS增强谷氨酰胺代谢促进肿瘤的形成
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批准号:31701252
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:江彬
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依托单位:
国内基金
海外基金