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Leucine and branched-chain amino acid metabolism contribute to the growth of bone sarcomas by regulating AMPK and mTORC1 signaling.

ロイシンおよび分岐鎖アミノ酸代謝はAMPKとmTORC1シグナル伝達の調節を介して骨肉腫の増殖に寄与する (機械翻訳の邦題)

The Biochemical journal2020Martin SB, Reiche WS, Fifelski NA, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象ヒト

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
ヒト
出版年
2020
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

骨肉腫と軟骨肉腫は骨および軟骨の肉腫であり、主に外科手術と高毒性化学療法で治療される。本研究では、これらの骨肉腫の増殖における分岐鎖アミノ酸の一つであるロイシンとその代謝への依存性を評価した。骨肉腫患者の腫瘍生検では、BCAA代謝酵素の発現に差が見られた。細胞質型BCATcは軟骨肉腫SW1353で低下し、骨肉腫143BではBCATcとミトコンドリア型BCATmの両方が発現していた。ロイシン取り込み阻害剤NALA処理により、すべての骨肉腫細胞でエネルギー代謝と生合成要求を支えるロイシン利用が示され、AMPK活性の増加、mTORC1複合体1の低下、細胞生存率の減少が観察された。特に143B細胞で変化が顕著であり、細胞質およびミトコンドリアのBCAA代謝に強く依存していた。骨肉腫はロイシンとBCAA代謝に依存するが、BCAA酵素の発現差や他の炭素源の存在がその利用効率を左右する可能性が示された。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Osteosarcoma and chondrosarcoma are sarcomas of the bone and the cartilage that are primarily treated by surgical intervention combined with high toxicity chemotherapy. In search of alternative metabolic approaches to address the challenges in treating bone sarcomas, we assessed the growth dependence of these cancers on leucine, one of the branched-chain amino acids (BCAAs), and BCAA metabolism. Tumor biopsies from bone sarcoma patients revealed differential expression of BCAA metabolic enzymes. The cytosolic branched-chain aminotransferase (BCATc) that is commonly overexpressed in cancer cells, was down-regulated in chondrosarcoma (SW1353) in contrast with osteosarcoma (143B) cells that expressed both BCATc and its mitochondrial isoform BCATm. Treating SW1353 cells with gabapentin, a selective inhibitor of BCATc, further revealed that these cells failed to respond to gabapentin. Application of the structural analog of leucine, N-acetyl-leucine amide (NALA) to disrupt leucine uptake, indicated that all bone sarcoma cells used leucine to support their energy metabolism and biosynthetic demands. This was evident from the increased activity of the energy sensor AMP-activated protein kinase (AMPK), down-regulation of complex 1 of the mammalian target of rapamycin (mTORC1), and reduced cell viability in response to NALA. The observed changes were most profound in the 143B cells, which appeared highly dependent on cytosolic and mitochondrial BCAA metabolism. This study thus demonstrates that bone sarcomas rely on leucine and BCAA metabolism for energy and growth; however, the differential expression of BCAA enzymes and the presence of other carbon sources may dictate how efficiently these cancer cells take advantage of BCAA metabolism.

MeSH

AMP-Activated Protein KinasesAmino Acids, Branched-ChainBone NeoplasmsCell Line, TumorChondrosarcomaCytosolEnergy MetabolismHumansLeucineMechanistic Target of Rapamycin Complex 1MitochondriaOsteosarcomaSignal TransductionTOR Serine-Threonine KinasesTransaminases

DOI 10.1042/bcj20190754

PMID 32297642

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