Förståelse av NADPH:s produktions- och förbrukningsvägar är viktigt för att få en övergripande förståelse av cancermetabolismen. Som framgår av fig. 2 regleras NADPH-homeostasen huvudsakligen av flera metaboliska vägar och enzymer, inklusive NAD-kinas (NADK), pentosfosfatvägen (PPP), den folatmedierade ettkolhydratmetabolismen, maliska enzymer (ME), nikotinamidnukleotidtranshydrogenas (NNT), cytosoliskt eller mitokondriellt NADP-beroende isocitratdehydrogenas (IDH1 och IDH2), glutaminmetabolism och fettsyraoxidation (FAO). När det gäller den allmänna NADPH-bildningen i cellerna är det dock fortfarande svårt att fastställa det relativa bidraget från dessa vägar och enzymer till NADPH-bildningen. Nya studier visar att cellulär NADPH till stor del kan genereras av PPP, den folatmedierade ettkolmetabolismen och ME i cancer- och proliferationsceller.32,33 Allt fler bevis tyder också på att dessa olika processer och enzymer har funktionella kopplingar för NADPH-homeostasen i cancer. FAO påskyndar till exempel TCA-cykeln för att producera citrat, som exporteras till cytosolen för att delta i NADPH-produktionen genom ME1 och IDH1.34 Här går vi igenom den nuvarande kunskapen om de underliggande mekanismerna för NADPH homeostas efter dess de novo-syntes, det relativa bidraget från relaterade enzymer och vägar i cancer.

NAD kinas

NADPH de novo-syntesen katalyseras av NADK:er som katalyserar fosforyleringen av NAD+ till NADP+. Därefter omvandlar dehydrogenaserna/reduktaserna i olika metaboliska vägar NADP+ till NADPH.10,12 NADKs finns i nästan alla mänskliga organ utom skelettmuskulaturen och är lokaliserade i både cytosol och mitokondrier. Jämfört med cytosolisk NADK (cNADK) har mitokondriell NADK (mNADK) det särdrag att den direkt kan fosforyla nikotinamidadenindinukleotid (NADH) för att generera NADPH för att lindra oxidativ stress i mitokondrier.35

Databasen Cancer Genome Atlas (TCGA) visar både på överuttryck av cNADK och förekomst av flera cNADK-mutanter i flera tumörtyper.10 Särskilt en ny cNADK-mutant, NADK-I90F, hittas hos patienter med cancer i bukspottkörtelns duktiga adenokarcinom (PDAC). CNADK-I90F har en lägre Km och högre Vmax för NAD+ jämfört med cNADK av vildtyp, vilket tyder på ökad enzymaktivitet. Konsekvent har celler som uttrycker cNADK-I90F, jämfört med cNADK-celler av vildtyp, förhöjda NADPH-nivåer och minskade ROS-nivåer.36,37 I diffust storcelligt B-celligt lymfom (DLBCL) och tjocktarmscancer försämrar dessutom tystande av cNADK med shRNA poolen av NADPH och undertrycker cancercellstillväxten.38 När det gäller NADKs aktiviteter har cNADK fosforylerat vid S44, S46 och S48, vilket kan förmedlas av phosphoinositide 3-kinase (PI3K)-Akt-signalering, ökad aktivitet i bröstcancer- och lungcancerceller, vilket ökar NADPH-produktionen.39 Baserat på dess senaste upptäckt måste den relevanta rollen för mNADK i mänsklig cancer fortfarande klargöras, men vildtypen och mutanten cNADK är potentiella kliniska mål för cancerterapi.

Pentosfosfatvägen

PPPP divergerar vid det första steget i glykolysen, som tjänar som den största bidragsgivaren av cytosolisk NADPH och NADPH-generering genomgår tre irreversibla reaktioner i PPP:s oxidativa gren.40,41,42 Studier har visat att NADPH-produktionen ökar dramatiskt genom att öka flödet av glukos i PPP-oxidationsgrenen i olika cancerformer.43,44 Glukos-6-fosfatdehydrogenas (G6PD) som finns som antingen en aktiv dimer eller en inaktiv monomer dehydrogenerar G6P för att ge 6-fosfoglukonolakton (6-PGL) och NADPH i den första reaktionen. Därefter katalyserar 6-fosfoglukonatdehydrogenas (PGD), som ofta fungerar som en homodimer, den oxidativa dekarboxyleringen av 6-fosfoglukonat (6-PG) för att syntetisera ribulos-5-fosfat (Ru5P) och en andra NADPH i den tredje reaktionen45,46 .

I ökande grad har fler studier visat att G6PD-aktiviteten ökar i flera typer av cancer, inklusive cancer i urinblåsa, bröst, prostata och magsäck jämfört med normala vävnader, och det höga uttrycket av G6PD förutspår dåligt kliniskt utfall hos olika cancerpatienter och spelar kritiska roller vid tumörigenesering och kemoresistens.47,48 PGD är också hyperaktivt och spelar en grundläggande roll för tumörtillväxt.49,50 G6PD- eller PGD-depletion minskar signifikant NADPH-nivåerna och förbättrar cellapoptos inducerad av kemoterapeutiska läkemedel genom redoxmodulering.51,52 När det gäller aktivitetsreglering krävs NADP+ för G6PD:s enzymatiska aktivitet, medan NADPH reglerar dess aktivitet negativt. Därför uppvisar tumörceller med högre NADPH-förbrukning högre nivåer av aktiv G6PD.45 Intressant nog visar en studie också att NADPH-nivån inte förändras genom att PGD-uttrycket tystas, vilket är möjligt att ett tidsmässigt ökat NADP+/NADPH-förhållande kompenserar för en ökad G6PD-aktivitet och därmed genererar NADPH.45

NADPH-homeostasen regleras också av den hastighetsbegränsande enzymaktiviteten som påverkas av den posttranslationella modifieringen. Studier visar att glykosylering, SIRT5-medierad deglutarylering och SIRT2-medierad deacetylering alla ökar G6PD-aktiviteten och upprätthåller den cellulära NADPH-homeostasen.53,54,55 Både fosforylering av PGD vid Y481 vid EGFR-aktivering och acetylering av PGD vid K76 och K294 av acetyltransferaser ökar dess aktivering för att producera NADPH i cancerceller.56,57 Omvänt hämmar proteinkinas A (PKA) G6PD-aktiviteten genom att direkt fosforyla den på serin- och treoninrester.58 Dessutom kan G6PD-aktiviteten regleras av flera signalvägar i tumörer, t.ex. PI3K/AKT-, Ras-, Src-, Nrf2-, mTORC1-, PETEN-, ATM- och TP53-vägarna, på ett direkt eller indirekt sätt (se över i referenserna 45,47). PTEN-proteinet och cytosoliskt TP53 binder till exempel till G6PD för att förhindra att G6PD-monomerer samlas till aktiva dimerer och på så sätt minska PPP-flödet59,60.

Folatmedierad enkolhydratmetabolism

Folatmedierad enkolhydratmetabolism har länge varit erkänd och tillskrivits dess funktion att producera enkolhydrogenheter för nukleinsyra- och metioninsyntes, en annan avgörande funktion för denna väg är att generera reducerande kraft NADPH.61,62 Serin och glycin är de viktigaste kolkällorna för denna väg. Aktiveringen av serinbiosyntesvägen ökar genereringen av NADPH i cancerceller.63 Omvänt minskar förhållandet NADPH/NADP+ genom att eliminera serin från mediet och försämrar cancercellstillväxten.64 Metylentetrahydrofolatdehydrogenaser (MTHFD1 i cytosol och MTHFD2 eller MTHFD2L i mitokondrier) katalyserar oxidationen av 5,10-metylen-THF (CH2-THF) för att bilda 10-formyl-THF, och 10-formyl-THF-dehydrogenaser (ALDH1L1 i cytosol och ALDH1L2 i mitokondrier) katalyserar oxidationen av 10-formyl-THF för att generera koldioxid med samtidig NADPH-produktion. I kärnan oxideras THF-bäraren till DHF i en NADPH-genererande reaktion med elektroner som används för att reducera enkolvätenheter till metylnivå.65,66,67

MTHFD2 postuleras vara den ”huvudbrytare” som producerar ytterligare enkolvätenheter i mitokondrier för att möjliggöra snabb tillväxt.63 Uttrycket av MTHFD2 är nära relaterat till svaret på folatantagonisten metotrexat (MTX) och thymidylatsyntashämmaren pemetrexed.68,69 Både MTHFD2 och MTHFD1 är markant förhöjda och korrelerade med dålig överlevnad i alla mänskliga cancerformer.70,71,72 Dessutom tyder en studie på att en kombination av serum AFP och MTHFD1 ökar den prognostiska prediktionsnoggrannheten vid hepatocellulärt karcinom (HCC).73 Kvantitativ flödesanalys avslöjar att utarmning av antingen MTHFD2 eller MTHFD1 resulterar i minskade cellulära NADPH/NADP+- och GSH/GSSG-förhållanden och ökad cellkänslighet för oxidativ stress.32 Undertryckning av MTHFD2 stör redoxhomeostasen och påskyndar celldöd i både kolorektal cancer (CRC),74,75 och akut myeloisk leukemi (AML).64 MTHFD2 är också kritisk för cancerstamliknande egenskaper och kemoresistens, vilket tyder på att en störning av NAPDH-homeostasen kan förhindra återfall och utplåna tumörer.76 Och utarmning av MTHFD1 minskar både frekvensen av cirkulerande melanomceller i blodet och den metastatiska sjukdomsbördan hos möss som bär på melanom,77 vilket tyder på att NAPDH-homeostasen utgör terapeutiska mål för att hindra fjärrmetastasering. Sambandet mellan MTHFD2L, som kan använda antingen NAD+ eller NADP+ för dehydrogenasaktivitet, och tumörer återstår dock att undersöka.

Cytosolisk ALDH1L1 reglerar huvudsakligen reducerade folatpooler och purinbiosyntesen, medan mitokondriell ALDH1L2 producerar NADPH som svar på oxidativ stress.78 Även om ALDH1L1 överuttrycks i NSCLC och GC-cancer,79,80 rapporteras ALDH1L1 vara djupt nedreglerad eller tystad i cancer, vilket gör den till en kandidat till tumörsuppressor.81,82 ALDH1L2 uttrycks dock i hög grad och är en oberoende prognostisk faktor för den totala överlevnaden i melanom, PDAC och CRC.77,78,83 En utarmning av ALDH1L2 minskar markant förhållandet mellan NADPH/NADP+ och GSH/GSSG, minskar de cirkulerande tumörcellerna i blodet och lindrar den metastatiska belastningen.77,83,84 Dessutom uppregleras uttrycket av ALDH1L2 av vissa vissa läkemedel, t.ex. thapsigargin och tunicamycin, inducerare av endoplasmatiskt retikulumstress i odödliga humana B-celler,85 mitotan, en adjuvant monoterapi som används för behandling av binjurebarkscancer,86 och indometacin, ett antiinflammatoriskt medel i bröstcancerceller,87. Därför behövs ytterligare utforskning av sambandet mellan effekterna av dessa läkemedel på ALDH1L2-uttrycket och det cellulära svaret på redoxstress.

Maliska enzymer

ME deltar i reaktioner som kopplar samman komponenterna i den katabola ämnesomsättningen i glykolysen och Krebs-cykeln via den oxidativa dekarboxyleringen av malat till pyruvat, vilket inducerar den anabola ämnesomsättningen med samtidig NADPH-produktion.32,88 En kvantitativ flödesanalys visade att det direkta bidraget från ME till NADPH-generering uppskattades vara lika stort som bidraget från PPP.89 ME-familjen består av tre isoformer: ME1 är lokaliserad i cytosolen och ME2, ME3 är lokaliserade i mitokondrier. ME1 och ME3 kräver NADP+ och ME2 använder antingen NAD+ eller NADP+ för sina katalytiska aktiviteter, så NADPH kan produceras av ME både direkt och indirekt genom aktiviteten hos NNT som katalyserar överföringen av hydridjoner från NADH till NADP+ och producerar NADPH i mitokondrier.90 ME1 och ME2 verkar dock vara de viktigaste isoformerna eftersom ME3 knappt är försumbart upptäckt i många bedömda däggdjursceller.91

Övexpressionen av ME1 är signifikant förknippad med en dålig prognos för personer med cancer, bland annat med magsäckscancer, skivepitelcancer i munnen, bröstcancer, lungcancer, etc.92,93,94,95. Om ME1 tystas minskar NADPH markant och ökar ROS-nivåerna, vilket i slutändan inducerar cellapoptos vid oxidativ stress, t.ex. glukoshunger eller anoikis.96,97 Dessutom hypofosforyleras ME1-proteinet vid S336 och hyperacetyleras vid K337 av PGAM-familjemedlem 5 respektive acetyl-CoA acetyltransferas, vilket resulterar i ME1-translokation från mitokondrier till cytosolen, dimerisering och aktivering, vilket starkt främjar NADPH-generering och tumörigenesis.98 ME1-uttrycket regleras också av välkända tumörsuppressorer eller onkogener som TP53 eller KRAS.91,99 Intressant nog finns det en direkt korskalkning mellan ME1 och PPP-komponenter, och ME1 ökar PGD:s förmåga att binda till 6-PG, vilket ökar NADPH-bildningen.100

ME2 överuttrycks också i flera cancerformer enligt nya undersökningar och är nära förknippat med cancertillväxt, metastasering och dåliga resultat.101,102 ME2-depletion, tillsammans med ett ökat NADP+/NADPH-förhållande och ROS-nivåer, påverkar PI3K/AKT-signalering och ökar känsligheten hos erytroleukemi- och NSCLC-celler för cisplatin.103,104 Dessutom resulterar ME2-ablation i förhöjda cellulära ROS-nivåer, vilket aktiverar AMPK-systemet och sedan stimulerar TP53 för att dämpa melanomcellproliferation.105,106 ME2 är ofta hemizygously kodad tillsammans med tumörsuppressorn SMAD4 i humana solida tumörer, inklusive magsäckscancer och PDAC.107,108 I ME2-unexpressade gastriska cancerceller uppregleras dess isoenzym ME1 för att fylla på intracellulärt NADPH och främja cellöverlevnad under glukoshunger och anoikis.107 ME3 har lägre enzymatisk aktivitet än ME2 i mitokondrier. I homozygot borttagna PDAC-cellinjer med ME2 spelar dess isoenzym ME3 dock en kompensatorisk roll för den intracellulära NADPH-homeostasen.108,109 Dessa fynd ger en utmärkt terapeutisk strategi för ”collateral lethality” för behandling av en betydande del av GC- eller PDAC-patienterna.

Nicotinamidnukleotidtranshydrogenas

NNNT är ett integrerat mitokondriellt inre membranprotein hos eukaryoter som katalyserar överföringen av hydridjoner från NADH till NADP+ och producerar NADPH med hjälp av den protonmotivkraft som genereras av elektrontransportkedjan (ETC).110 Processen är väsentlig för att upprätthålla de mitokondriella NADPH- och NADH-poolerna. NNT-aktiviteten bidrar till 45 % av det totala NADPH i mitokondriepoolen, vilket tyder på att NNT spelar en viktig roll för underhållet av NADPH-poolen,111 och NADPH som erhålls av NNT används också för den reduktiva karboxyleringen av α-KG till isocitrat som förmedlas av IDH2.112 I motsats till denna förhärskande uppfattning illustrerar ett fascinerande arbete att NNT vänder riktning vid NADPH-förbrukning för att stödja NADH- och ATP-produktionen under en patologisk arbetsbelastning, på bekostnad av den NADPH-relaterade antioxidativa kapaciteten. Modellerna visar oväntat att möss som saknar en funktionell NNT uppvisar mindre oxidativa skador på hjärtat jämfört med möss med aktiv NNT.113 Detta fynd ger potentiellt nya insikter i patologi och metabolisk reglering, men fler studier om NNT:s omvändningsprocess i cancer är brådskande.

I cancerceller stimuleras NNT-aktiviteten av hyperpolariserade mitokondrier. Vidare kan NADH från ökad glykolys i cytosolen överföras till mitokondrier för att driva NADH-beroende NNT.89 Dessutom är NNT överuttryckt i gastriska cancerceller, vilket är förknippat med lägre total överlevnad och sjukdomsfri överlevnad. NNT-knockdown visar begränsad förmåga att upprätthålla NADPH-nivåerna och minskar tumörigeniciteten under förhållanden med oxidativ stress, såsom den som induceras av anoikis, glukosbrist in vitro, eller försämrar peritoneal spridning och lungmetastasering in vivo.114 Liknande effekter observeras i levercancer,115 feokromocytom116 och NSCLC,111 och NNT aktiveras troligen av NADPH-konsumtion, såsom i IDH-muterade celler.117 Dessutom anses NNT vara ett viktigt antioxidativt enzym och är avgörande för att inducera inflammatoriska svar från makrofager118 och förhindra ROS-inducerad cytotoxicitet i T-celler som utsätts för asbest, vilket kan leda till minskad antitumörimmunitet.119 Hittills tycks NNT spela en nyckelroll i tumörigenesen och modifiering av NNT kan reglera immuneffekter av antitumör. Tyvärr har farmakologiska hämmare som är specifika för NNT inte rapporterats och måste utvecklas.

Isocitratdehydrogenaser (IDH)

IDH underlättar också genereringen av NADPH från NADP+ genom att katalysera den oxidativa dekarboxyleringen av isocitrat till α-ketoglutarat (α-KG) för TCA-cykeln.120 Det finns tre subtyper av IDH: IDH1 finns i cytosolen och peroxisomerna och IDH2/3 finns främst i mitokondrier. IDH1/2 använder NADP+ som kofaktor och genomför en reversibel reaktion, medan IDH3 använder NAD+ som kofaktor och genomför en irreversibel omvandling.121,122

Mångfaldiga bevis har visat att IDH1 överuttrycks i många cancerformer och är nära korrelerat med dålig prognos hos patienter med icke-småcellig lungcancer (NSCLC)123 , PDAC124 eller någon av flera hematologiska maligniteter.125 Särskilt ELISA visar att IDH1-nivån också är signifikant förhöjd i plasma hos NSCLC-patienter, vilket tyder på att den kan användas som en potentiell plasmabiomarkör.126 Uppregleringen av IDH1 kan utgöra en gemensam metabolisk anpassning för att minska oxidativ stress och stödja makromolekylär syntes, vilket följaktligen främjar tumörtillväxt och terapiresistens.125 Vidare resulterar tystnad av IDH1 i minskade NADPH- och α-KG-nivåer, med ökade ROS-nivåer, vilket leder till cancercellsapoptos i NSCLC.123 Dessutom ökar oxidativa stressförhållanden också det inneboende höga IDH1-uttrycket, och tystnad av IDH1 ökar avsevärt cellens känslighet för cancerkemoterapi, strålbehandling och fotodynamisk terapi genom att minska NADPH.124,127,128 Dessutom är IDH1 hyperacetylerad i CRC-celler och är signifikant korrelerad med fjärrmetastasering och dålig överlevnad. SIRT2-beroende IDH1-deacetylering vid K224 försämrar dess enzymatiska aktivitet och undertrycker dess maligna beteenden i CRC.129 Speciellt har studier också visat att IDH1 är signifikant nedreglerad i clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) jämfört med normala njurceller, vilket tyder på att IDH1 kan fungera som en kandidat-tumörsuppressor för ccRCC.130,131

De flesta studier tyder på att IDH2 också är signifikant uppreglerad i ESCC,132 äggstockscancer,133 lungcancer och andra typer av cancer,134 och spelar en pro-onkogen roll. Överuttryck av IDH2 minskar ROS-nivåerna och ökar cancercellstillväxten.121 IDH2-depletion minskar uttrycket av HIF1α och leder till en dämpning av tumörtillväxten i lungcancer.134 På grund av heterogeniteten bland cancerceller har dock andra studier visat att IDH2-uttrycket är minskat i metastaserande HCC- och magsäckscancervävnader jämfört med parade normala vävnader.135,136 Den underliggande mekanismen är att dessa celler som saknar IDH2 uppvisar ett förbättrat invasivt beteende på grund av ökningen av matrismetalloproteaser, som är beroende av NF-κB-systemet. Dessutom ökar NAD+-produktionen av NNT den SIRT3-medierade deacetyleringen och förlust av det NAD+ -beroende deacetylaset SIRT3 ökar acetyleringen av IDH2 vid K413 och minskar dess enzymatiska aktivitet genom att minska dimeriseringen, vilket reglerar mitokondriell redoxstatus och främjar celltumörigenesin i luminal B-bröstcancer137 och B-cellsmaligniteter138 . SIRT5-medierad IDH2-desuccinylering reglerar också cellulär NADPH-homeostas och redoxpotential.54

IDH:s bidrag till NADPH-generering i cancer är fortfarande kontroversiellt. IDH1 och IDH2 katalyserar också den reduktiva karboxyleringen och stöder tumörcellernas tillväxt med defekta mitokondrier. Studier visar att IDH1/2 syntetiserar isocitrat/citrat från α-KG med NADPH-konsumtion, därefter importeras isocitrat/citrat till mitokondrierna och bidrar till att undertrycka mitokondriell ROS.139,140 Dessutom har IDH1- och IDH2-genmutationer på senare tid förekommit i flera olika maligniteter, inklusive gliom, AML, angioimmunoblastiska lymfom, kondrosarkom och melanom.141,142 Återkommande somatiska mutationer av rester är huvudsakligen belägna vid enzymatiska aktiva platser som binder till isocitrat, vanligtvis vid R132 inklusive R132H, R132L, R132S, R132C och R132G i IDH1 och R140Q eller R172K i IDH2.143,144 De muterade IDH1- och IDH2-proteinerna har en ny förmåga att katalysera reduktionen av α-KG för att generera en sällsynt metabolit, 2-hydroxyglutarat (2-HG), samtidigt som de förbrukar NADPH.145 Vidare har betydelsen av dessa mutationer och deras roll i cancerogenes och möjliga terapeutiska implikationer granskats utförligt på andra ställen.141,146,147

Glutaminmetabolism

Glutaminmetabolism är en viktig cellulär kolkälla för TCA-cykeln, en kvävedonator för nukleotid-, aminosyra- och lipidbiosyntesen, och den är också kritisk för att bibehålla NADPH-nivåerna.148,149 Prolifererande cancerceller uppvisar aerob glykolys, vilket leder till en förskjutning av glukoskolet bort från TCA-cykeln, vilket resulterar i en ökad användning av glutamin för att driva anabola processer för att stödja snabb celltillväxt med ökad NADPH- och ammoniakgenerering. Glutaminolys är den mitokondriella väg genom vilken glutamin först desamineras till glutamat av glutaminaser (GLS1/2). Därefter omvandlar antingen NADPH-beroende glutamatdehydrogenaser (GDH) eller andra transaminaser, inklusive glutamatoxaloacetattransaminas 2 (GOT2) och glutamatpyruvattransaminas 2 (GPT2), glutamat till a-KG för att tillgodose behovet av motsvarande aminosyror89.

Konventionellt sett är GDH (kodat av GLUD-genen) det mer dominerande enzymet som är avgörande för de reaktioner som behövs för att fylla på TCA-cykeln och ge NADPH än GOT2 och GPT2, som består av ubiquitärt uttryckta GDH1 och GDH2 som huvudsakligen finns i neuronala vävnader och testikelvävnader och som har lägre aktivitet än GDH1.150 GDH1 uttrycks i hög grad i de flesta tumörprover och är korrelerat med tumörprogressionsstadiet, bland annat i bröstcancer- och lungcancerceller.151,152 GDH1-depletion resulterar i obalanserad redoxhomeostas och cellcytotoxicitet och dämpar cancercellsproliferation, vilket liksom resultaten i erytroleukemiceller, medan det påverkar normal cellproliferation försumbart.151 Dessutom har ökad GDH1-aktivitet också rapporterats vara en möjlig prognostisk markör och en indikator för metastasering hos patienter med CRC eller magsäckscancer.153,154 Under förhållanden med otillräcklig glykolys orsakad av glukosbrist, 2-deoxyglukosbehandling eller hämning av Akt-signalering är glutaminberoende celler känsligare för GDH1-brist.155 Dessutom förbrukas NADPH från GDH för att stödja den reduktiva karboxyleringen av α-KG av IDH2, och den kompensatoriska ökningen av uttrycket av GDH1 eller GDH2 främjar tillväxten av IDH-muterade gliomceller.156 Dessutom kan GDH vid förbrukning av extracellulärt glutamin också katalysera ammoniak som härrör från glutaminolys och α-KG för att stödja syntesen av glutamat och nedströmsmetaboliter genom reduktiv aminering på ett NADPH-förbrukningsmässigt sätt för att tillgodose cancercellernas tillväxt148,157,158.

Specifikt är vissa cancerceller, såsom PDAC- och CRC-celler, beroende av en icke-kanonisk glutaminmetabolismväg i cytosolen under reglering av onkogen KRAS-aktivering. Glutaminderiverat aspartat som induceras av GOT2 transporteras in i cytosolen och omvandlas av GOT1 till oxaloacetat, omvandlas sedan av malatdehydrogenas (MDH1) till malat och oxideras därefter till pyruvat av ME1 för att skapa NADPH159,160 . GHD1 shRNA har ingen effekt på PDAC-cellernas tillväxt, medan knockout av GOT2 höjer ROS-nivåerna och leder till cellsenescens.161 Vidare minskar hämning av cytosolisk GOT1 oxaloacetatnivåerna och minskar de cellulära NADPH/NADP+- och GSH/GSSG-förhållandena.159 I överensstämmelse med dessa resultat skyddar tillsats av exogent malat cellerna från överdriven ROS-ackumulering i MDH1-knockdown-celler.162 Följaktligen kan målinriktning på glutaminmetabolismvägen, som är nödvändig för cancerceller men obehövlig för normala celler, leda till nya terapeutiska tillvägagångssätt för att behandla refraktära tumörer.

Fettsyrasyraoxidation

Den FAO-väg som är viktig är också nyckeln för att indirekt tillhandahålla NADPH, vilket är oumbärligt i många cancerformer, särskilt under metabolisk stress. FAO genererar NADH, FADH2 och acetylcoenzym A (CoA) i varje omgång,163 och NADH och FADH2 går in i ETC medan acetyl CoA går in i TCA-cykeln för att producera citrat, som exporteras till cytosolen för att engagera sig i NADPH-produktion genom ME1 och IDH1.34 FAO och FAS är båda viktiga för tumörutveckling och stöder varandra. Acetyl-CoA och NADPH som ackumuleras från FAO-metabolismen i cytosolen behövs för att initiera FAS.164 Karnitinpalmitoyltransferaserna (CPT), de hastighetsbegränsande enzymerna i FAO-vägen, transporterar långkedjigt acyl-CoA från cytosolen till mitokondrierna.165 CPT-medierad FAO-aktivering rapporteras spela nyckelroller för att upprätthålla NADPH-homeostasen och främja cellmetastasering och kemoresistens i gastrointestinal cancer166,167 och melanom168 . Nya studier visar också att om PPAR-koaktivator 1α (PGC1α), en viktig transkriptionell koaktivator som reglerar CPT1A och CPT1B, slås ut, minskar uppenbarligen förhållandet mellan NADPH/NADP+- och ATP-nivåerna, vilket försämrar strålningsresistensen hos NPC-celler (Nasopharyngeal carcinoma).169 Dessutom reglerar AMP-aktiverat proteinkinas (AMPK) också FAO:s funktion för att upprätthålla NADPH-homeostasen och främjar tumörcellers överlevnad vid oxidativ stress eller metabolisk stress.170,171,172,173