Science丨徐剑团队报道谷氨酰胺代谢转换在红细胞发育与疾病中的关键作用

主要观点总结

本文研究了红细胞发育和成熟过程中的代谢调控机制，特别是在谷氨酰胺代谢转换中的关键作用。研究发现，谷氨酰胺合成酶活性增强有助于降解血红素生物合成过程中产生的毒性铵离子，以促进红细胞的发育成熟。在β-地中海贫血中，由于氧化应激引起的谷氨酰胺合成酶活性受损，导致谷氨酸和铵离子的累积。增强谷氨酰胺合成酶的活性可以有效缓解β-地中海贫血引发的代谢异常和病理缺陷。研究还表明，谷氨酸含量或谷氨酰胺与谷氨酸比值可作为评估红细胞正常或是异常发育的代谢标志物。

关键观点总结

关键观点1: 红细胞发育和成熟过程中的代谢调控机制

研究发现在红细胞定向分化和成熟过程中，基因转录和代谢水平上发生了显著的从谷氨酰胺分解代谢到合成代谢的转换。谷氨酰胺合成酶在红细胞发育成熟过程中起到关键作用。

关键观点2: 谷氨酰胺合成酶在红细胞发育和疾病中的作用

谷氨酰胺合成酶活性增强有助于降解血红素生物合成过程中产生的毒性铵离子，以促进红细胞的发育成熟。在β-地中海贫血中，谷氨酰胺合成酶活性受损会导致红系细胞中谷氨酸和铵离子的累积。

关键观点3: 代谢标志物在评估红细胞发育和疾病治疗中的应用

谷氨酸含量或谷氨酰胺与谷氨酸比值可作为评估红细胞正常或是异常发育的代谢标志物，对评估红细胞的成熟度和评价药物疗效方面具有潜在的应用价值。

文章预览

健康人体内红细胞的数量约为20-30万亿，占人体细胞总数的80%左右，每秒新生成约240万个成熟红细胞，以维持气体交换、代谢平衡等关键生理功能。红细胞生成 （erythropoiesis） 起始于多能造血干细胞 （HSC） 向红系前体细胞的分化，随后经历一系列显著的形态与功能改变，包括质膜的特化、大部分细胞器的清除、蛋白质组的收缩，以及合成占胞质蛋白总量95%以上的血红蛋白 【1，2】 。这一过程中精细的代谢调控，在确保细胞快速增殖和特化的同时生成功能性成熟红细胞。许多代谢酶的基因缺陷 （如葡萄糖-6-磷酸脱氢酶） 会引发红细胞功能异常，常见的红细胞遗传性疾病 （如β-地中海贫血） 通常表现出特定的代谢紊乱。因此，系统性解析红细胞发育和成熟过程中的代谢调控机制及其在疾病中的代谢重编程，有助于加深对正常细胞发育过程的理解， ………………………………