生物化学/代谢
什么是生命？是什么让生命运转？生命不是静止的；它是被活动定义的。细胞必须执行某些任务才能保持存活。这种活动必须由燃料提供动力；燃料被转化为能量，以维持细胞的运行，构建新的生物分子的积木，以及废物。这个过程被称为 **代谢**。
我们已经了解到 ATP 如何在细胞中成为通用的“能量货币”，以及它的高能磷酸如何有效地储存和释放这种能量。但 ATP 只是短期的能量储存；一个努力工作的人类每分钟可以使用高达一磅的 ATP。这是怎么回事呢？
答案在于中长期的能量储存分子，特别是 *磷酸烯醇丙酮酸* (PEP)、*乙酰磷酸* 和 *磷酸肌酸*。这些分子中的每一个都携带一个磷酸基团，其转移势能比 ATP 更高。通过将这些分子中的磷酸基团转移到 ADP 上，ATP 不断地再生。例如，磷酸肌酸的反应是
这个反应是由肌酸激酶催化的，并且强烈地偏向于方程式的“ATP 侧”。
大多数真核生命形式的能量来源于氧化燃料分子，即从燃料分子到氧气的电子转移。燃料分子被氧化，而氧气被还原。一种相当激烈的氧化形式是火，它直接用氧气氧化燃料。由于细胞的自燃相当令人不快，因此电子从燃料分子经过几个步骤转移到最终的电子受体，即氧气。电子的流动在线粒体膜中引起质子梯度，而质子梯度又被酶 *ATPase*（或 *质子泵*）用来生成 ATP。这个过程利用 *电子传递链*，被称为 *氧化磷酸化*。
首选的电子载体分子是 *NADH* 和 *FADH2*。它们是 *吡啶核苷酸*（也称为 *黄素*）。
| 还原形式 | 氧化形式 | |
|---|---|---|
| NADH | NADH | NAD+ |
| FADH2 | FADH2 | FAD |
这两个分子也用于需要还原力的生物合成。特别是 NADH 的变体，*NADPH*，被用于此目的。
有了所有这些高能键和电子载体分子，人们会预期在细胞中看到狂野的、不受控制的化学反应发生。然而，情况恰恰相反：*如果没有催化剂*，ATP 的水解速度很慢，它将磷酸基团传递给水也很慢。同样，所有三种电子载体分子，NADH、NADPH 和 FADH2，*如果没有催化剂*，与 O2 反应的速度都很慢。
谷氨酰胺成瘾：癌症治疗的新靶点
Warburg 观察到的癌细胞消耗异常高水平的葡萄糖并产生更多乳酸的现象，从 1920 年代就存在了。直到 1955 年，Eagle 才注意到癌细胞也消耗高水平的氨基酸谷氨酰胺。在文章 *谷氨酰胺成瘾：癌症治疗的新靶点* 中，Wise 和 Thompson 强调了谷氨酰胺在癌细胞生长、蛋白质翻译、碳补充和生物大分子合成中的作用。
谷氨酰胺是癌细胞的主要氮供体，以供细胞增殖。当谷氨酰胺放弃其酰胺时，它被转化为谷氨酸，谷氨酸是非必需氨基酸合成的主要氮供体。这种氨基酸生物合成使得谷氨酰胺成为癌细胞蛋白质翻译所需的必需成分。Myc 是一个碱性蛋白质，它与 11 个参与核苷酸生物合成的基因结合。Myc 激活在癌症中普遍存在，被认为是淋巴瘤和小细胞肺癌扩散的驱动力。Myc 促进谷氨酰胺的消耗，并支持谷氨酰胺转化为谷氨酸，最终转化为乳酸。这满足了 Warburg 观察到的癌细胞异常乳酸产量的现象。
雷帕霉素靶蛋白 (TOR) 控制着许多细胞功能，如细胞生长、繁殖、运动性和蛋白质合成。*蛋白质翻译的主要调节因子，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物 (TOR)，对谷氨酰胺水平有反应性*（Wise 和 Thompson，2010）。这最初是在酵母中发现的，在那里发现 TOR 的激活依赖于谷氨酰胺水平。
这篇文章还描述了谷氨酰胺如何通过产生 NADPH（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，在合成代谢反应中起还原剂作用）并为癌细胞提供补充线粒体碳库（碳补充）的底物来源，从而促进生物大分子（DNA、RNA 和蛋白质）的合成。补充碳库对于蛋白质、脂类和核苷酸的合成是必需的。
所有这些关于谷氨酰胺对癌细胞重要性的事实，可能成为改变癌细胞代谢的潜在靶点。然而，目前尚不清楚这是否是一个可行的癌症治疗靶点。想法包括抑制癌细胞的谷氨酰胺摄取、TOR 激活或碳补充。使用酶降低血液谷氨酰胺水平是另一种可能的方法。
Wise & Thompson，谷氨酰胺成瘾：癌症治疗的新靶点，2010，宾夕法尼亚大学癌症生物学系，爱思唯尔有限公司。