SLC38A5,也称为溶质载体家族38成员5,是一种中性氨基酸转运蛋白,主要负责在细胞膜上转运谷氨酰胺。作为一种重要的氨基酸转运蛋白,SLC38A5在多种生物学过程中发挥关键作用,包括细胞生长、代谢、分化和死亡。谷氨酰胺是细胞中一种重要的代谢底物和氮源,参与多种代谢途径,包括三羧酸循环、核苷酸合成和氨基酸合成。因此,SLC38A5在维持细胞代谢平衡和能量供应方面发挥重要作用。
在肿瘤细胞中,SLC38A5的表达水平通常较高,这是因为肿瘤细胞需要大量的谷氨酰胺来支持其快速生长和代谢需求。SLC38A5的高表达与多种肿瘤的发生和发展密切相关,包括胰腺癌、乳腺癌和骨肉瘤等。研究发现,SLC38A5的过表达可以促进肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,并降低肿瘤细胞对化疗药物的敏感性,从而增加肿瘤的治疗难度。
在胰腺癌中,SLC38A5的过表达与吉西他滨耐药性密切相关。研究发现,与吉西他滨敏感的患者相比,吉西他滨耐药的患者中SLC38A5的表达水平更高。此外,敲除SLC38A5可以降低吉西他滨耐药性胰腺癌细胞系的增殖和迁移能力。SLC38A5的抑制还可以激活铁死亡信号通路,降低细胞内的谷氨酰胺水平和谷胱甘肽水平,并下调与谷胱甘肽相关的基因NRF2和GPX4的表达。此外,谷氨酰胺摄取的阻断还可以负调节mTOR-SREBP1-SCD1信号通路。因此,抑制SLC38A5可以通过调节脂质活性氧水平来激活铁死亡,从而克服吉西他滨耐药性[1]。
在乳腺癌中,SLC38A5的过表达与三阴性乳腺癌的发生和发展密切相关。SLC38A5转运谷氨酰胺、蛋氨酸、甘氨酸和丝氨酸,从而激活mTOR信号通路并诱导表观遗传修饰。此外,SLC38A5还参与硒蛋氨酸的摄取,硒蛋氨酸是细胞中硒的主要来源,而硒是谷胱甘肽过氧化酶的重要成分。谷胱甘肽过氧化酶是一种硒依赖性酶,可以保护细胞免受氧化应激和脂质过氧化。研究发现,抗寄生虫药物尼古丁酰胺可以抑制SLC38A5的功能和表达,降低细胞内的谷胱甘肽水平,抑制细胞增殖,并诱导铁死亡。尼古丁酰胺还可以抑制GPX4的表达,增加脂质过氧化,并抑制三阴性乳腺癌细胞系的生长[2]。
除了在肿瘤中的作用,SLC38A5还与其他疾病的发生和发展相关。例如,SLC38A5的缺失与非综合征性智力障碍的发生相关。研究发现,三个患有非综合征性智力障碍的兄弟在X染色体上存在一个微缺失,该缺失区域包括SLC38A5和FTSJ1基因。SLC38A5的缺失可能导致智力障碍的发生,但其具体机制尚不清楚[3]。
SLC38A5还在视网膜发育中发挥重要作用。研究发现,在Norrin基因敲除小鼠的视网膜中,SLC38A5的转录水平显著降低。Norrin是一种重要的血管生成因子,其缺失会导致视网膜血管生成障碍和视力丧失。SLC38A5的降低可能与Norrin缺失导致的视网膜血管生成障碍相关[4]。
SLC38A5还与骨肉瘤的发生和发展相关。研究发现,缺氧和免疫微环境在骨肉瘤的发生和发展中发挥重要作用。通过分析骨肉瘤患者的转录组数据,发现SLC38A5是缺氧和免疫微环境相关的预后基因之一。SLC38A5的表达水平与骨肉瘤患者的预后相关,可以作为骨肉瘤患者预后的预测指标[5]。
SLC38A5还与胰腺祖细胞的分化相关。研究发现,SLC38A5在α细胞前体细胞中表达,但在成熟的α细胞中不表达。SLC38A5的表达在晚期妊娠期间下降,并在成人胰岛中消失。因此,SLC38A5可以作为α细胞谱系承诺的早期标记物[6]。
SLC38A5还与急性白血病的发生和发展相关。研究发现,RNA解旋酶DHX15是急性淋巴细胞白血病(T-ALL)的依赖因子。DHX15的缺失可以抑制T-ALL细胞的生长和白血病的发生。DHX15的缺失导致SLC7A6和SLC38A5转录水平的降低,从而抑制谷氨酰胺的摄取和mTORC1的活性。此外,DHX15的缺失还可以下调lncRNA TINCR的表达,抑制焦亡和糖尿病心肌病的发生[7]。
SLC38A5还与镰状细胞视网膜病变的发生和发展相关。研究发现,与无视网膜病变的患者相比,患有镰状细胞血红蛋白病的患者中SLC38A5的表达水平更高。SLC38A5是一种氨基酸转运蛋白,可以调节发育和病理性视网膜血管生成。SLC38A5的过表达可能促进内皮细胞的增殖和血管生成,从而增加镰状细胞视网膜病变的发生风险[8]。
SLC38A5还与肝细胞癌的发生和发展相关。研究发现,BET抑制剂可以抑制肝细胞癌细胞的迁移,并下调与BRD4相关的基因,如ACSL5、SLC38A5和ICAM2的表达。BET抑制剂还可以抑制SMARCA4的表达,从而抑制肝细胞癌细胞的迁移。SMARCA4是一种染色质重塑因子,可以调节基因表达和细胞迁移[9]。
SLC38A5还与慢性代谢性酸中毒的发生和发展相关。研究发现,慢性代谢性酸中毒可以上调SLC38A5的表达水平。SLC38A5是一种谷氨酰胺转运蛋白,可以调节谷氨酰胺的转运和代谢。SLC38A5的上调可能参与慢性代谢性酸中毒对肠道的适应性反应[10]。
综上所述,SLC38A5是一种重要的中性氨基酸转运蛋白,参与调节细胞生长、代谢、分化和死亡等生物学过程。SLC38A5在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用,包括肿瘤、智力障碍、视网膜病变、急性白血病、肝细胞癌和慢性代谢性酸中毒等。SLC38A5的研究有助于深入理解氨基酸转运蛋白的生物学功能和疾病发生机制,为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。
参考文献:
1. Kim, Myeong Jin, Kim, Hyung Sun, Kang, Hyeon Woong, Kim, Hyo Jung, Park, Joon Seong. 2023. SLC38A5 Modulates Ferroptosis to Overcome Gemcitabine Resistance in Pancreatic Cancer. In Cells, 12, . doi:10.3390/cells12202509. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37887353/
2. Mathew, Marilyn, Sivaprakasam, Sathish, Dharmalingam-Nandagopal, Gunadharini, Bhutia, Yangzom D, Ganapathy, Vadivel. 2024. Induction of Oxidative Stress and Ferroptosis in Triple-Negative Breast Cancer Cells by Niclosamide via Blockade of the Function and Expression of SLC38A5 and SLC7A11. In Antioxidants (Basel, Switzerland), 13, . doi:10.3390/antiox13030291. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38539825/
3. Froyen, Guy, Bauters, Marijke, Boyle, Jackie, Gecz, Jozef, Turner, Gillian. 2007. Loss of SLC38A5 and FTSJ1 at Xp11.23 in three brothers with non-syndromic mental retardation due to a microdeletion in an unstable genomic region. In Human genetics, 121, 539-47. doi:. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17333282/
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