ALDH4A1, een veel voorkomend enzym - eiwit binnen het zogeheten MPC complex, speelt een verrassende rol in het voorkomen van kanker. ALDH4A1, geïdentificeerd als een derde structurele component van het mitochondriale pyruvaatdragercomplex (MPC). Door een trimere samenstelling te vormen met MPC1 en MPC2, behoudt ALDH4A1 de integriteit van MPC en vergemakkelijkt het de import van pyruvaat in mitochondriën.
Zoals de onderzoekers schrijven: Met misschien wel belangrijkste dat toevoeging van UK5099 preventief zou werken in het voorkomen van kwaadaardige kankercellen en ALDH4A1 wordt verhoogd vertoont deze tumoronderdrukking door de activiteit van het MPC complex te behouden. Onze studie identificeert ALDH4A1 als een essentiële component van MPC voor de pyruvaat-mitochondriënimport, toegang tot de TCA-cyclus en tumoronderdrukking.
Stukje tekst vertaald uit een abstract waarin overigens behoorlijk wetenschappelijke taal wordt gebruikt en geen gemakkelijke taal voor de gewone burger, maar de publicatie komt uit Nature en is toch wel interessant m.i. :
Mitochondriale pyruvaatimport vormt een cruciale stap in het cellulaire energiemetabolisme en verbindt cytosolische glycolyse met mitochondriale oxidatieve fosforylering. Verstoringen in deze route kunnen de proliferatie van kankercellen bevorderen door cytosolisch pyruvaat te verhogen en het glycolytisch metabolisme te stimuleren, een fenomeen dat vaak wordt geassocieerd met het Warburg-effect.
Inzicht in hoe het MPC-complex de pyruvaatimport reguleert, kan metabole kwetsbaarheden bij kanker aan het licht brengen. MPC1 en MPC2, de belangrijkste subeenheden van het mitochondriale pyruvaattransportcomplex, fungeren als kanaal voor de pyruvaatinstroom in de mitochondriën. Tot nu toe waren er nog geen aanvullende regulerende componenten geïdentificeerd.
Zo ontdekten onderzoekers aan de Duke University Medical Center en de Wake Forest University School of Medicine bij dieronderzoek met muizen.
Zij concluderen:
Behandeling met de MPC-remmer UK5099 verstoorde de interactie tussen ALDH4A1 en het MPC-complex, terwijl MPC1/2-dimeren intact bleven. Dit suggereert dat de ALDH4A1-MPC-interface mogelijk geschikt is voor medicamenteuze behandeling.
Het abstract is gepubliceerd in Nature, maar voor het volledige studierapport moet betaald worden, echteer als u naasrt het abstract klikt op figures en references kunt u heel veel meer informatie lezen hoe de onderzoekers te werk zijn gegaan. Met misschien wel belangrijkste dat toevoeging van UK5099 preventief zou werken in het voorkomen van kwaadaardige kankercellen:
- Article
- Published:
ALDH4A1 functions as an active component of the MPC complex maintaining mitochondrial pyruvate import for TCA cycle entry and tumour suppression
Nature Cell Biology volume 27, pages847–862 (2025)
Abstract
MPC1 and MPC2 are two well-known components of the mitochondrial pyruvate carrier (MPC) complex maintaining MPC activity to transport pyruvate into mitochondria for tricarboxylic acid (TCA) cycle entry in mammalian cells. It is currently unknown whether there is an additional MPC component crucially maintaining MPC complex activity for pyruvate mitochondrial import. Here we show that ALDH4A1, a proline-metabolizing enzyme localized in mitochondria, serves as a previously unrecognized MPC component maintaining pyruvate mitochondrial import and the TCA cycle independently of its enzymatic activity. Loss of ALDH4A1 in mammalian cells impairs pyruvate entry to mitochondria, resulting in defective TCA cycle entry. ALDH4A1 forms an active trimeric complex with MPC1–MPC2 to maintain the integrity and oligomerization of MPC1–MPC2 and facilitates pyruvate transport in an in vitro system. ALDH4A1 displays tumour suppression by maintaining MPC complex activity. Our study identifies ALDH4A1 as an essential component of MPC for pyruvate mitochondrial import, TCA cycle entry and tumour suppression.
References
-
Gray, L. R., Tompkins, S. C. & Taylor, E. B. Regulation of pyruvate metabolism and human disease. Cell Mol. Life Sci. 71, 2577–2604 (2014).
-
Olson, K. A., Schell, J. C. & Rutter, J. Pyruvate and metabolic flexibility: illuminating a path toward selective cancer therapies. Trends Biochem. Sci. 41, 219–230 (2016).
-
Bergers, G. & Fendt, S. M. The metabolism of cancer cells during metastasis. Nat. Rev. Cancer 21, 162–180 (2021).
-
Elia, I. et al. Breast cancer cells rely on environmental pyruvate to shape the metastatic niche. Nature 568, 117–121 (2019).
-
Bricker, D. K. et al. A mitochondrial pyruvate carrier required for pyruvate uptake in yeast, Drosophila, and humans. Science 337, 96–100 (2012).
-
Herzig, S. et al. Identification and functional expression of the mitochondrial pyruvate carrier. Science 337, 93–96 (2012).
-
Rauckhorst, A. J. & Taylor, E. B. Mitochondrial pyruvate carrier function and cancer metabolism. Curr. Opin. Genet. Dev. 38, 102–109 (2016).
-
Vanderperre, B., Bender, T., Kunji, E. R. & Martinou, J. C. Mitochondrial pyruvate import and its effects on homeostasis. Curr. Opin. Cell Biol. 33, 35–41 (2015).
-
Bader, D. A. et al. Mitochondrial pyruvate import is a metabolic vulnerability in androgen receptor-driven prostate cancer. Nat. Metab. 1, 70–85 (2019).
-
Vanderperre, B. et al. Embryonic lethality of mitochondrial pyruvate carrier 1 deficient mouse can be rescued by a ketogenic diet. PLoS Genet. 12, e1006056 (2016).
-
Vigueira, P. A. et al. Mitochondrial pyruvate carrier 2 hypomorphism in mice leads to defects in glucose-stimulated insulin secretion. Cell Rep. 7, 2042–2053 (2014).
-
Schell, J. C. et al. A role for the mitochondrial pyruvate carrier as a repressor of the Warburg effect and colon cancer cell growth. Mol. Cell 56, 400–413 (2014).
-
Zou, H. et al. MPC1 deficiency accelerates lung adenocarcinoma progression through the STAT3 pathway. Cell Death Dis. 10, 148 (2019).
-
Tian, G. A. et al. MPC1 deficiency promotes CRC liver metastasis via facilitating nuclear translocation of β-catenin. J. Immunol. Res. 2020, 8340329 (2020).
-
Bensard, C. L. et al. Regulation of tumor initiation by the mitochondrial pyruvate carrier. Cell Metab. 31, 284–300 e287 (2020).
-
Tang, X. P. et al. Mitochondrial pyruvate carrier 1 functions as a tumor suppressor and predicts the prognosis of human renal cell carcinoma. Lab. Invest. 99, 191–199 (2019).
-
Li, X. et al. MPC1 and MPC2 expressions are associated with favorable clinical outcomes in prostate cancer. BMC Cancer 16, 894 (2016).
-
D’Aniello, C., Patriarca, E. J., Phang, J. M. & Minchiotti, G. Proline metabolism in tumor growth and metastatic progression. Front. Oncol. 10, 776 (2020).
-
Elia, I. et al. Proline metabolism supports metastasis formation and could be inhibited to selectively target metastasizing cancer cells. Nat. Commun. 8, 15267 (2017).
-
Phang, J. M. & Liu, W. Proline metabolism and cancer. Front. Biosci. 17, 1835–1845 (2012).
-
Phang, J. M., Liu, W., Hancock, C. N. & Fischer, J. W. Proline metabolism and cancer: emerging links to glutamine and collagen. Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 18, 71–77 (2015).
-
Pemberton, T. A. et al. Structural studies of yeast delta(1)-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase (ALDH4A1): active site flexibility and oligomeric state. Biochemistry 53, 1350–1359 (2014).
-
Tanner, J. J. Structural biology of proline catabolic enzymes. Antioxid. Redox Signal. 30, 650–673 (2019).
-
Morris, S. M. Jr. Regulation of enzymes of the urea cycle and arginine metabolism. Annu. Rev. Nutr. 22, 87–105 (2002).
-
Geraghty, M. T. et al. Mutations in the delta1-pyrroline 5-carboxylate dehydrogenase gene cause type II hyperprolinemia. Hum. Mol. Genet. 7, 1411–1415 (1998).
-
Valle, D., Goodman, S. I., Applegarth, D. A., Shih, V. E. & Phang, J. M. Type II hyperprolinemia. Delta1-pyrroline-5-carboxylic acid dehydrogenase deficiency in cultured skin fibroblasts and circulating lymphocytes. J. Clin. Invest. 58, 598–603 (1976).
-
Srivastava, D. et al. The three-dimensional structural basis of type II hyperprolinemia. J. Mol. Biol. 420, 176–189 (2012).
-
Servet, C., Ghelis, T., Richard, L., Zilberstein, A. & Savoure, A. Proline dehydrogenase: a key enzyme in controlling cellular homeostasis. Front. Biosci. 17, 607–620 (2012).
-
Du, J., Zhu, S., Lim, R. R. & Chao, J. R. Proline metabolism and transport in retinal health and disease. Amino Acids 53, 1789–1806 (2021).
-
Tavoulari, S. et al. The yeast mitochondrial pyruvate carrier is a hetero-dimer in its functional state. EMBO J. 38, e100785 (2019).
-
Compan, V. et al. Monitoring mitochondrial pyruvate carrier activity in real time using a BRET-based biosensor: investigation of the Warburg effect. Mol Cell 59, 491–501 (2015).
-
Brinda, K. V. & Vishveshwara, S. Oligomeric protein structure networks: insights into protein–protein interactions. BMC Bioinform. 6, 296 (2005).
-
Nooren, I. M. & Thornton, J. M. Diversity of protein–protein interactions. EMBO J. 22, 3486–3492 (2003).
-
Bender, T. & Martinou, J. C. The mitochondrial pyruvate carrier in health and disease: to carry or not to carry? Biochim. Biophys. Acta 1863, 2436–2442 (2016).
-
Nagampalli, R. S. K. et al. Human mitochondrial pyruvate carrier 2 as an autonomous membrane transporter. Sci. Rep. 8, 3510 (2018).
-
Halestrap, A. P. The mechanism of the inhibition of the mitochondrial pyruvate transportater by alpha-cyanocinnamate derivatives. Biochem. J. 156, 181–183 (1976).
-
Zhang, W. et al. Lactate is a natural suppressor of RLR signaling by targeting MAVS. Cell 178, 176–189 (2019).
-
Huangyang, P. & Simon, M. C. Hidden features: exploring the non-canonical functions of metabolic enzymes. Dis. Model. Mech. 11, dmm033365 (2018).
-
Xu, L., Phelix, C. F. & Chen, L. Y. Structural insights into the human mitochondrial pyruvate carrier complexes. J. Chem. Inform. Model. 61, 5614–5625 (2021).
-
Chan, C. H. et al. Pharmacological inactivation of Skp2 SCF ubiquitin ligase restricts cancer stem cell traits and cancer progression. Cell 154, 556–568 (2013).
-
Xu, C. et al. SIRPgamma-expressing cancer stem-like cells promote immune escape of lung cancer via Hippo signaling. J. Clin. Invest. 132, e141797 (2022).
-
Cai, Z. et al. Phosphorylation of PDHA by AMPK drives TCA cycle to promote cancer metastasis. Mol. Cell 80, 263–278 (2020).
-
Wei, M. C. et al. tBID, a membrane-targeted death ligand, oligomerizes BAK to release cytochrome C. Genes Dev. 14, 2060–2071 (2000).
-
Wittig, I., Braun, H. P. & Schagger, H. Blue native PAGE. Nat. Protoc. 1, 418–428 (2006).
-
Hsu, C. C. et al. Inositol serves as a natural inhibitor of mitochondrial fission by directly targeting AMPK. Mol. Cell 81, 3803–3819 (2021).
-
Hsu, C. C. et al. IMPA1-derived inositol maintains stemness in castration-resistant prostate cancer via IMPDH2 activation. J Exp. Med. 221, e20231832 (2024).
-
Hsu, C.-C. et al. Metabolomics_ALDH4A1.xlsx. Figshare https://figshare.com/s/ddce7916d4d7b38e8b3b (2025).
-
Hsu, C.-C. et al. Proteomics_IP_ALDH4A1.xlsx. Figshare https://figshare.com/s/749b9763ce937570f931 (2025).
Acknowledgements
We thank J.-C. Martinou for sharing several key plasmids in this study. We acknowledge the support of the Wake Forest Baptist Comprehensive Cancer Center Cell & Cellular Imaging & Flow Cytometry Shared Resources, supported by the National Cancer Institute’s Cancer Center Support Grant (P30CA012197). We also acknowledge the support of Proteomics Core from Duke University School of Medicine. This research was supported partly by start-ups from Wake Forest University School of Medicine and Duke University School of Medicine, Endowed Professor Funds from Anderson Discovery Professor for Cancer Research and Fred and Janet Sanfilippo Distinguished Professor, and NIH grants (R01CA256158, R01CA248037 and R01CA270617) to H.K.L. The funders had no role in the study design, data collection and analysis, decision to publish or preparation of the manuscript.
Author information
Authors and Affiliations
Contributions
C.-C.H., C.-Y.W., R.K.M. and H.-K.L. designed experiments and wrote and edited the manuscript. C.-C.H., C.-Y.W., R.K.M. and Z.C. performed experiments and analysed the data for all figures. C.-C.H., R.K.M., Z.C., V.P., R.K., L.B., B.-S.P., T.C., Y.-R.C, H.-E.W., Y.J., H.G. and C.-Y.L provided technical support, comments and suggestions.
Corresponding author
Ethics declarations
Competing interests
H.K.L. is a consultant for Stablix, Inc. and Chang Gung University of Science and Technology. All other authors declare no competing interests.
Peer review
Peer review information
Nature Cell Biology thanks Luca Scorrano and the other, anonymous, reviewer(s) for their contribution to the peer review of this work. Peer reviewer reports are available.
Additional information
Publisher’s note Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.
Gerelateerde artikelen
- Alcohol tast de darmbiotica aan en geeft hoger risico op ziektes. Blijkt uit verschillende studies.
- ALDH4A1, een veel voorkomend enzym - eiwit speelt een verrassende rol in het voorkomen van kanker.
- Algemeen: Aangepast voedingspatroon en meer beweging onder telefonische en schriftelijke begeleiding verbetert significant kwaliteit van leven en functioneren van oudere overlevenden van borstkanker en prostaatkanker met overgewicht en slechte levensstijl
- Algemeen: Wat is er met ons voedsel gebeurd? Een desastreuze ontwikkeling lijkt. ODE publiceerde in 2004 een artikel over afname van voedingstoffen van groenten en fruit dat nog steeds actueel lijkt.
- Bloedverdunners die vitamine K in het lichaam remmen worden gelinkt aan een verhoogd risico voor het ontwikkelen en verergeren van (osteo)artrose.
- Boter vervangen door plantaardige olie om te bakken en frituren geeft 17 procent lager risico op sterven aan kanker en overlijden in het algemeen
- Caffeine: mensen met een dieet met een hoog cafeïnegebruik, hebben een rijkere darmflora, met hogere waarden van mogelijk ontstekingsremmende bacteriën, vergeleken met dieet met weinig cafeïne.
- Darmflora: Alzheimerpatiënten missen goede bacterie in hun darmen, die gezonde mensen wel hebben. Veel vezels en gevarieerd eten zou Alzheimer kunnen voorkomen
- Darmflora beinvloed door voeding en leefstijl speelt cruciale rol in ontstaan van ziektes ook bij ontstaan van kanker en behandelingen daarvan
- Deze 6 wetenschappelijke onderzoeken over fysiologisch actieve (voedings)stoffen, zoals vitamines en andere supplementen en toepassingen ervan in de praktijk zijn genomineerd voor de James Lindprijs 2021.
- Diagnostische fouten komen vaak voor in ziekenhuizen. 1 op de 14 patienten krijgt verkeerde diagnose maar is heel vaak te voorkomen.
- Dierlijke vetten, roken en leefstijl zijn de belangrijkste factoren die bepalen of iemand kanker krijgt of niet. Blijkt uit heel groot wereldwijd uitgevoerd onderzoek in 187 landen
- Een nieuw drinkvoedingsproduct, met wei-eiwitten, vrije vertakte aminozuren en ursolzuur, verbetert de loopsnelheid en mitochondrieel functioneren van ondervoede ouderen in vergelijking met een standaard drinkvoedingsproduct.
- Eenzaamheid en te weinig sociale contacten blijken grootste risico op overlijden aan alle oorzaken bij mensen met zwaarlijvigheid en obesitas
- Foliumzuur via voeding geeft significant minder risico op hormoon-receptor-negatieve borstkanker bij vrouwen in leeftijd voor de overgang
- Foliumzuur - vitamine B speelt cruciale rol bij optredende mutaties in genen die gerelateerd zijn aan risico op kanker en specifiek bij borstkanker.
- Groene thee vermindert kans op vormen van spijsverteringskanker met gemiddeld 20 procent bij oudere Chinese vrouwen copy 1
- Insulineresistentie: meer dan diabetes type 2. Schatting is dat zeg 75 procent van de Nederlandse bevolking een vorm van insulineresistentie heeft.
- Koffie zou het risico op ontstaan van buikvlieskanker met 18 procent kunnen verminderen bewijst een deelstudie uit de Nurses Health Study
- Maak dringend meer werk van gezondheid als onderdeel van bestaanszekerheid, schrijft de Sociaal Economische Raad (SER) in nieuw beleidsrapport
- Mediterraan dieet voorkomt bij vrouwen die dit gebruiken vanaf middelbare leeftijd chronische ziektes en geeft veel betere gezondheid op 70 jaar en ouder
- Mediteraan voedingspatroon kan sterfte aan kanker met 35 procent verminderen in vergelijking met westers dieet.
- Mineralen: De belangrijkste mineralen die de westerse mens dagelijks nodig heeft op een rijtje gezet.
- Multivitamine met mineralen (MVM) gedurende 3 jaar dagelijks ingenomen verminderde bij ouderen (65+) met 60 procent mentale achteruitgang in vergelijking met placebo
- Nitisinon - Orfadin een geneesmiddel tegen een stofwisselingsziekte blijkt in bloed dodelijk voor muggen die malaria verspreiden
- Onderzoek naar effect van voeding op kanker verhelderend. prof. dr. J.W. Coebergh voorspelt de trends van kanker incidentie en kanker bij ouderen. Wat werkt wel en wat werkt niet.
- Overgewicht komt vaker voor dan ondergewicht wereldwijd blijkt uit groot wereldwijd uitgevoerd onderzoek
- RIVM heeft een nieuwe versie van Nederlands Voedingsstoffenbestand (NEVO) gepubliceerd. Hierin informatie over 2152 voedingsmiddelen, waarvan 181 nieuwe producten.
- Plantaardig dieet en tomaten verminderen kans op krijgen van prostaatkanker
- Rood vlees en bewerkt vlees verhoogt kans op blaaskanker met 25 tot 33 procent
- Regelmatig noten eten verlaagt de kans om te overlijden aan een hart- of vaatziekte met 29 procent of aan kanker met 11% in vergelijking met mensen die weinig tot geen noten eten
- Screening en diagnostiek via bevolkingsonderzoeken en scans loopt de spuigaten uit en maakt iedere nederlander bijna ziek, stelt de Raad voor Volksgezondheid en Samenleving in een rapport
- Sterk bewerkte voeding en voedingsproducten veroorzaken meer sterfgevallen aan kanker, vooral bij vrouwen met eierstokkanker was de sterfte hoger blijkt uit bevolkingsonderzoek
- Student en leefstijl zorgt met eigen cursussen dat studenten voeding en medicijnen het vak voeding in de zorg kunnen volgen binnen hun opleidingen.
- Suikerconsumptie in voeding is eerder schadelijk dan gunstig voor de gezondheid, vooral bij cardiometabole aandoeningen en kanker heeft toegevoegde suiker schadelijke gevolgen.
- Urinetest kan iemand persoonlijk een voedingspatroon - dieet aanraden. Een zogezegd gepersonaliseerd dieet blijkt uit nieuwe studie.
- Vegetarisch dieet kan klimaat verbeteren en miljoenen mensenlevens redden en kosten gezondheidszorg zouden kunnen dalen met honderden miljarden
- Vegetarische vezelrijke voeding geeft minder risico op diverticulose, afwijkingen aan de darm, blijkt uit grote bevolkingsstudie
- Voeding: naleving van verschillende gezonde eetpatronen wordt geassocieerd met een lager risico op totale en oorzaakspecifieke mortaliteit.
- Welke vitamines en mineralen helpen ter voorkoming, preventie van kanker? Een overzicht van belangrijke studies en recente inzichten
- Westerse verschraalde landbouwgrond voorziet de daarop geteelde groenten en fruit niet meer voldoende van noodzakelijke mineralen en vitaminen. Aldus opzienbarend onderzoeksrapport.
- Zwarte bonen bevatten erg veel anti-oxidanten en zijn belangrijk in uw voedingspatroon voor een betere gezondheid.
- Algemeen: Voeding en voedingstoffen die een preventief effect hebben om kanker: te voorkomen. Een aantal studies en aanbevelingen bij elkaar gezet.
Plaats een reactie ...
Reageer op "ALDH4A1, een veel voorkomend enzym - eiwit speelt een verrassende rol in het voorkomen van kanker."