线粒体谷氨酰胺酶亚型C（GAC）最近因其在支持多种癌细胞中谷氨酰胺依赖性增殖方面的关键作用而备受关注，并已成为治疗干预的重要焦点（1,2）。为此，我们将生物物理技术与细胞代谢分析相结合，以深入了解新型GAC抑制剂化合物968的作用机制，该化合物先前显示可抑制Dbl（弥漫性B细胞淋巴瘤）癌基因依赖性转化（2）。我们开发了荧光共振能量转移（FRET）方法，以及X射线晶体学和多角度光散射（MALS），以研究GAC的低聚物动力学与其体外活化的关系。为了补充GAC激活和抑制的体外生物物理研究，我们采用了稳定的13模型Dbl诱导细胞系统中的C同位素示踪分析用于监测13C在TCA循环中间产物中的并入13C-谷氨酰胺。
使用动态FRET分析以及捕获为组成二聚体或单体物种的新型GAC突变体，我们表明二聚体到四聚体的转变确实与酶的激活直接相关。随后，我们继续表明，前面描述的两种变构GAC抑制剂968和BPTES通过明显不同的机制诱导其抑制作用。然而，两者都是针对GAC的特定寡聚物状态：化合物968优先结合到GAC的单体形式，以中断关键的寡聚体接触，这与BPTES形成鲜明对比，BPTES通过与谷氨酰胺结合位点附近的环相互作用，结合并诱导四聚体形成。发现化合物968与GAC的单体形式的结合诱导构象变化，使酶失去活性，但仍能参与低聚物的形成和解离。通过首次显示968对Dbl诱导的MEF细胞系的治疗能够逆转Dbl诱发的转化，证明抑制病灶形成和增殖，研究了这种968结合的GAC在体内的结果。在同一模型细胞系统中，我们通过监测发现，Dbl基因的诱导导致谷氨酰胺分解和谷氨酰胺补充增加13TCA循环中间产物中的C富集13C-谷氨酰胺，这种增加的谷氨酰胺分解作用被968治疗有效抑制。这些结果突出了在理解谷氨酰胺酶调节机制方面的进展，以及靶向谷氨酰胺代谢的小分子作为治疗剂的潜在未来。
（1） 王J.B。等., (2010)癌细胞 18, 207-219
（2） A.勒。等., (2012)细胞代谢 15, 110-121
该项目得到了国家普通医学科学研究所和NIH的化学生物学培训拨款（奖金编号T32GM008500）的支持
引文格式：克林特·斯坦内克（Clint Stalnecker）、乔恩·埃里克森（Jon Erickson）、塞卡尔·拉马钱德兰（Sekar Ramachandran）、拉尔夫·德贝拉迪尼斯（Ralph DeBerardinis）、里克·塞里奥（Rick Cerione）。线粒体谷氨酰胺酶调节和小分子抑制谷氨酰胺代谢。[摘要]。摘自：第三届美国癌症学会基础癌症研究前沿国际会议论文集；2013年9月18日至22日；马里兰州费城国家港（宾夕法尼亚州）：AACR；2013年癌症研究；73（19增补）：摘要编号C42。
