生物化學/代謝
什麼是生命？是什麼讓生命運轉？生命不是靜止的；它是被活動定義的。細胞必須執行某些任務才能保持存活。這種活動必須由燃料提供動力；燃料被轉化為能量，以維持細胞的執行，構建新的生物分子的積木，以及廢物。這個過程被稱為 **代謝**。
我們已經瞭解到 ATP 如何在細胞中成為通用的“能量貨幣”，以及它的高能磷酸如何有效地儲存和釋放這種能量。但 ATP 只是短期的能量儲存；一個努力工作的人類每分鐘可以使用高達一磅的 ATP。這是怎麼回事呢？
答案在於中長期的能量儲存分子，特別是 *磷酸烯醇丙酮酸* (PEP)、*乙醯磷酸* 和 *磷酸肌酸*。這些分子中的每一個都攜帶一個磷酸基團，其轉移勢能比 ATP 更高。透過將這些分子中的磷酸基團轉移到 ADP 上，ATP 不斷地再生。例如，磷酸肌酸的反應是
這個反應是由肌酸激酶催化的，並且強烈地偏向於方程式的“ATP 側”。
大多數真核生命形式的能量來源於氧化燃料分子，即從燃料分子到氧氣的電子轉移。燃料分子被氧化，而氧氣被還原。一種相當激烈的氧化形式是火，它直接用氧氣氧化燃料。由於細胞的自燃相當令人不快，因此電子從燃料分子經過幾個步驟轉移到最終的電子受體，即氧氣。電子的流動線上粒體膜中引起質子梯度，而質子梯度又被酶 *ATPase*（或 *質子泵*）用來生成 ATP。這個過程利用 *電子傳遞鏈*，被稱為 *氧化磷酸化*。
首選的電子載體分子是 *NADH* 和 *FADH2*。它們是 *吡啶核苷酸*（也稱為 *黃素*）。
| 還原形式 | 氧化形式 | |
|---|---|---|
| NADH | NADH | NAD+ |
| FADH2 | FADH2 | FAD |
這兩個分子也用於需要還原力的生物合成。特別是 NADH 的變體，*NADPH*，被用於此目的。
有了所有這些高能鍵和電子載體分子，人們會預期在細胞中看到狂野的、不受控制的化學反應發生。然而，情況恰恰相反：*如果沒有催化劑*，ATP 的水解速度很慢，它將磷酸基團傳遞給水也很慢。同樣，所有三種電子載體分子，NADH、NADPH 和 FADH2，*如果沒有催化劑*，與 O2 反應的速度都很慢。
谷氨醯胺成癮：癌症治療的新靶點
Warburg 觀察到的癌細胞消耗異常高水平的葡萄糖併產生更多乳酸的現象，從 1920 年代就存在了。直到 1955 年，Eagle 才注意到癌細胞也消耗高水平的氨基酸谷氨醯胺。在文章 *谷氨醯胺成癮：癌症治療的新靶點* 中，Wise 和 Thompson 強調了谷氨醯胺在癌細胞生長、蛋白質翻譯、碳補充和生物大分子合成中的作用。
谷氨醯胺是癌細胞的主要氮供體，以供細胞增殖。當谷氨醯胺放棄其醯胺時，它被轉化為穀氨酸，穀氨酸是非必需氨基酸合成的主要氮供體。這種氨基酸生物合成使得谷氨醯胺成為癌細胞蛋白質翻譯所需的必需成分。Myc 是一個鹼性蛋白質，它與 11 個參與核苷酸生物合成的基因結合。Myc 啟用在癌症中普遍存在，被認為是淋巴瘤和小細胞肺癌擴散的驅動力。Myc 促進谷氨醯胺的消耗，並支援谷氨醯胺轉化為穀氨酸，最終轉化為乳酸。這滿足了 Warburg 觀察到的癌細胞異常乳酸產量的現象。
雷帕黴素靶蛋白 (TOR) 控制著許多細胞功能，如細胞生長、繁殖、運動性和蛋白質合成。*蛋白質翻譯的主要調節因子，哺乳動物雷帕黴素靶蛋白複合物 (TOR)，對谷氨醯胺水平有反應性*（Wise 和 Thompson，2010）。這最初是在酵母中發現的，在那裡發現 TOR 的啟用依賴於谷氨醯胺水平。
這篇文章還描述了谷氨醯胺如何透過產生 NADPH（煙醯胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，在合成代謝反應中起還原劑作用）併為癌細胞提供補充線粒體碳庫（碳補充）的底物來源，從而促進生物大分子（DNA、RNA 和蛋白質）的合成。補充碳庫對於蛋白質、脂類和核苷酸的合成是必需的。
所有這些關於谷氨醯胺對癌細胞重要性的事實，可能成為改變癌細胞代謝的潛在靶點。然而，目前尚不清楚這是否是一個可行的癌症治療靶點。想法包括抑制癌細胞的谷氨醯胺攝取、TOR 啟用或碳補充。使用酶降低血液谷氨醯胺水平是另一種可能的方法。
Wise & Thompson，谷氨醯胺成癮：癌症治療的新靶點，2010，賓夕法尼亞大學癌症生物學系，愛思唯爾有限公司。