Buněčný metabolismus a jeho adaptace Jan Vondráček Buněčný metabolismus Adaptace buněčného metabolismu í> buňky v těle se rychle metabolický adaptují na okolní prostředí - např. změny hladiny kyslíku, hypoxie, zdroje živin a zároveň na potřeby organismu - specifické signální dráhy; * buněčná proliferace a diferenciace významným způsobem určuje typ buněčného metabolismu; c> patologické stavy - např. nádorová transformace -buněk vedou k unikátním adaptacím buněčného metabolismu; * kmenové buňky jsou adaptovány na prostředí niky (niche) kmenových buněk a zároveň metabolické faktory mohou ovlivňovat jejich kmenovost (stemness) a diferenciaci; Hepatocyt jako příklad diferencované buňky s velmi intenzívním metabolismem Glucose co > O O Glucose i Q <-........... G6Pi 1 Q <-........... F6PI _0) O > o < O OH Bioenergetics ATP production Biosynthesis V* Nucleotide Amino acid Lipid Redox balance NADPH production Hepatocyt jako příklad diferencované buňky s velmi intenzívním metabolismem * řada biochemických principů - vznikla na základě studia metabolismu hepatocytů - vynikající model; o játra slouží jako zprostředkovatel přenosu látek a energie mezi dietárními zdroji a ostatními orgány v těle; v poměru ke své velikosti spotřebovávají největší množství 02 - 20 - 30% přijatého 02 je spotřebováno v játrech - velmi intenzívní energetický metabolismus; + hepatocyt - příklad diferencované buňky v dospělém organismu, která většinu energie získává díky aktivitě mitochondrií - oxidatívni fosforylace; buňka musí zajistit dostatek energie a udržovat redoxní rovnováhu; Hepatocyt jako příklad diferencované buňky s velmi intenzívním metabolismem To vše je spojeno s významnou úlohou jaterních buněk v: o metabolismu cukrů (tvorba a odbourávání glykogenu, glukoneogeneze); metabolismu tuků (p-oxidace mastných kyselin, tvorba lipoproteinů, přeměna živin na mastné kyseliny a triglyceridy, syntéza cholesterolu a fosfolipidů); kritická úloha v deaminaci a transaminaci aminokyselin, syntéza neesenciálních aminokyselin a proteinů krevní plazmy, tvorba močoviny - metabolismus dusíkatých sloučenin; tvorba a sekrece žluči, odbourávání zplodin metabolismu, eliminace hernu a bilirubinu, odbourávání řady endogenních látek a xenobiotik; o to vše jsou procesy vyžadující energii ve formě ATP, tvorbu NADPH, apod.; Základní zdroje energie oxidace M K glykolýza fatty a c y I Co A l — CH,— CH, — CH, / rest of hydrocarbon tail activated fatty acid enters cycle fatty acyl CoA shortened by two carbons R—CH, S-CoA S-CoA cycle repeats until fatty acid is completely degraded HS-CoA CH2 — CH =CH —C S-CoA •CH,-C -CH,-C sS-CoA OH H n i i one molecule of glucose HO OH OH fructose 1,6-bisphosphate BS-j STEPI j STEP 2 BH—j i STEP 4 P OH2C STEP 3 CHjO P OH two molecules of glyceraldehyde 3-phosphate CHOH n^n^—j ED-—i 1 I EH-—[ CH,0 P STEP 6 CHO I CHOH I STEP 7 STEPS J STEP 9 j STEP 10 j-^^^3 j— two molecules of pyruvate COO I C =0 I CH, COO I c=o I CH, Figu re 2-46 Molecular Biology of the Cell 6e (S > Garland Science 2015) energy investment to be recouped later cleavage of six-carbon sugar to two three-carbon sugars za normálních podmínek tvoří hepatocyty většinu ATP prostřednictvím oxidace MK - mnohem méně pochází z oxidace pyruvátu (vznikajícího buď glykolýzou nebo z laktátu ze svalových a krevních buněk) Využití energie téměř 50% dostupné energie je využito na aktivní transport - ionty, substráty a produkty, udržování osmotické rovnováhy, apod.; část je využita k tvorbě zásob - tvorba glykogenu, syntéza glukózy (glukoneogeneze), syntéza triglyceridů, apod.; * syntéza specifických produktů - lipoproteiny, proteiny krevní plazmy, atd.; aktivita metabolických drah v játrech je řízena v rámci celého organismu - hormonální regulace (inzulin, glukagon), nervová regulace, ale i jako reakce na příjem potravy - dostatek živin v portálním oběhu; Propojeni anabolickych a katabolickych drah metabolismu v hepatocytu GS glycogen GP 6-phosphogluconate , PFK-2/FBP-2 __ ___ NADPH F6P<-► F2.6P2 FBPase PFK IJ F-1.6-P DHAP ••—► GAP «- «- * t 1,3-bisphosphoglycerate t phosphoglycerate *— t phosphoenolpyruvate | L-PK pyruvate NADPH Ribulose 5-phosphate glycerol oxaloacetate amino acids i PDC I PDKs citrate synthase /m; de citrate aconitase isocitrate malate dehydrogenase malate I fumarase isocitrate fumarate dehydrogenase/ succinate f dehydrogenase a-ketoglutarate » t \ s o succinate succinyl-CoA synthetase succinyl-CoA 'a-ketoglutarate dehydrogenase glucose GCW + pentose phosphate pathway G6P -► \ NADPH F6P malic enzyme PFKJ NADPH -i phosphoenolpyruvate l-pkJ pyruvate *- malate I oxaloacetate ACL citrate pyruvate PCl \ PDC * acetyl-CoA citrate synthase mitochondrj Glycerol 3-phosphate^^ TAG *■ acetyl-CoA ACCJ malonyl-CoA FAS | palmitic acid Elovls | LCFAs JsCDs, Unsaturated fatty acids c> lipogeneze ► glykolyza vs. glukoneogeneze Adaptace metabolismu na základě vnějšího podnětu - potřeby organismu typ metabolické dráhy, která je v daném hepatocytu převážně aktivní, závisí na vnějších (hormony, cytokiny a další regulační molekuly, hladina glukózy, apod.) i vnitřních faktorech (transkripční faktory kontrolující diferenciaci hepatocytu a jaterní zonaci); o rychlá adaptace metabolismu v závislosti na potřebách organismu; c> nicméně stále platí klasické schéma - hepatocyty v podmínkách dostatku kyslíku představují normální diferencované buňky, které využívají k tvorbě ATP oxidatívni fosforylaci; ALE!!! Charakter metabolismu v buňkách se rychle adaptuje na změněné podmínky a zároveň ovlivňuje chování buněk Df,OttoIflňrbtirig(Ort 6,1363 Augl.MMO o 1924 - srovnání metabolismu jaterního nádoru a normální jaterní tkáně - nádorová tkáň spotřebovala 10x více glukózy a vyprodukovala 100x více laktátu než normální tkáň; o> nádorové buňky preferují glykolýzu jako zdroj energie - původně považováno za důvod vzniku nádoru - nízká hladina kyslíku je charakteristická pro nádorové buňky (Nobelova cena 1931); "Cancer, above all other diseases, has countless secondary causes. But, even for cancer, there is only one prime cause. Summarized in a few words, the prime cause of cancer is the replacement of the respiration of oxygen in normal body cells by a fermentation of sugar." o> přestavba metabolismu je charakteristická pro buněčnou proliferaci - proliferující buňky vykazují z pohledu metabolismu řadu vlastností buněk nádorových; Metabolismus diferencovaných buněk v klidovém stavu a metabolismus buněk proliferujících nebo nediferencovaných - významné odlišnosti při dostatečné hladině kyslíku diferencované buňky primárně využívají ke tvorbě ATP oxidatívni fosforylaci; příjem živin je spíše limitovaný -bazálni metabolismus; pouze v hypoxických podmínkách využívají diferencované buňky anaerobní glykolýzu, spojenou s tvorbou laktátu; Differentiated tissue +o, -o, Glucose Lactate CO, Glucose Pyruvate Lactate Oxidative phosphorylation -36 mol ATP/ mol glucose Anaerobic glycolysis 2 mol ATP/ mol glucose Adaptace metabolismu u proliferujících buněk proliferující buňky vyžadují nejen energii, ale i velké množství substrátů pro anabolické reakce; intenzívní aerobní glykolýza - podpora syntézy buněčných makromolekul, kofaktorů apod. - komplexní přestavba buněčného metabolismu; Glutamine C&ll M&tßbol 2016 23' 27- 47 Adaptace (přestavba) metabolismu u proliferujících buněk v mnohobuněčném organismu mají buňky obvykle ve svém okolí dostupné dostatečné množství živin, které umožňují nepřetržitý růst a proliferaci; růst a proliferace buněk ale musí být kontrolovány pro zajištění udržení homeostázy tkání a orgánů; proto není metabolismus řízen autonomně v rámci jedné buňky - buňky tkání jsou kontrolovány signály z okolního prostředí - teprve na základě signálu stimulujícího proliferaci dojde nejen ke spuštění mechanismů zodpovědných za přechod buňky do dalších fází buněčného cyklu, ale zároveň i ke spuštění specifických signálních drah a dalších mechanismů kontrolujících zvýšený příjem živin a přestavbu metabolismu proliferující buňky; pro zajištění správné koordinace správného příjmu živin (zda je jich dostatek) a zároveň schopnosti buněk je zpracovávat je nezbytná zpětná vazba - některé metabolity proto, např. prostřednictvím kontroly posttranslačních modifikací (glykosylace, acetylace) signálních proteinů nebo pomocí ovlivnění aktivit klíčových (rate-limiting) enzymů mohou kontrolovat aktivitu signálních drah řídících proliferaci nebo intenzitu jednotlivých metabolických drah; Adaptace (přestavba) metabolismu u proliferujících buněk signalizace růstových faktorů indukuje jak proliferaci, tak změny metabolismu; Absence of growth factor X Glulamrie RTKs ^ ATP production Carbon dioxide ATP consumption to maintain : yC"ly"i: I .x ATP zvýšený príjem živin (glukóza, glutamin) - syntéza lipidů, proteinů a nukleotidů; přebytečný uhlík - vyloučen jako laktát, zvýšená spotřeba ATP udržuje glykolýzu (glycolytic flux); Klíčové signální dráhy - PI3K/AM - metabolismus glukózy a tvorba buň. makromolekul Glucose Growth factor RTKs \ NADht-*^T NADH NAD-Pyruvate-^^-^- Cholesterol. Isoprenoids Ci:ra1e ■ stimulace exprese a translokace transportéru glukózy (GLUT1); zvyšuje aktivitu enzymů - hexokináza, fosfofruktokináza 1 (PFK1); aktivace ATP citrát lyázy (ACL) - klíčový enzym tvorby cytosolového acetylkoenzymu A-syntéza MK; aktivace transkripčních faktorů SREBP - exprese genů podílejících se na syntéze M K a cholesterolu; I f_ „£_ Klíčové signální dráhy - mTOR komplex 1 a Myc -metabolismus aminokyselin (a nukleotidů) Grcmih taDlor Glucoae : RTKe Gncwlh feclor Glutamine růstové faktory (prostřednictvím MAPkináz) aktivují transkripční faktor Myc - transport glutaminu, tvorbu glutamátu -využíván v Krebsově cyklu (nahradí odebírané komponenty -anapleróza) a pro syntézu nukleotidů/AA; dochází k aktivaci komplexů mTOR - výsledkem je zvýšená exprese ribozomálních proteinů, aktivace S6 kinázy (podpora translace) a inaktivace 4E-BP (blokující translaci) - podpora proteosyntézy; mTOR komplex 1 a jeho role mTOR (mammalian target of rapamycin) -kináza, součást multiproteinového komplexu; vedle podpory proteosyntézy podporuje také syntézu lipidů, nukleotidů a glykolýzu; mTORCI je aktivován růstovými faktory, hormony (inzulín), aminokyselinami; inhibován nedostatkem energie (glukózová deprivace) -prostřednictvím AMPK, nedostatkem kyslíku nebo po poškození DNA; Metabolity a meziprodukty enzymových reakcí- zpětná vazba Signalling Metabolism etaboíite concentration & metabolic enzymes Post-translational modifica tions Metabolite concentration & metabolic enzymes + alosterická kontrola enzymatické aktivity; o intracelulární metabolity často kontrolují post-translační modifikace (aktivitu) klíčových proteinů - signální proteiny i metabolické enzymy c> glukóza je substrátem pro tvorbu UDP-N-acetylglukosaminu (UDP-GIcNac) - nezbytná pro glykosylaci receptoru (folding, transport) růstových faktorů; tvorba acetylkoenzymu A (aktivita ACL) je klíčová pro acetylaci histonů - tvorba klíčových enzymů a kofaktorů; o hladina esenciálních aminokyselin kontroluje aktivitu mTOR komplexu 1; Produkty, meziprodukty a enzymy - kontrola metabolické signalizace ML1 MDH1 AMP-aktivovaná protein kináza - významný senzor kontrolující energetický metabolismus Low nutrients (glucose, 0?) Mitochondrial inhibitors: biguanides, resveratrol, TZD AICAR (AMP mimetic) - Pemetrexed (AICART inhibitor) Glycolysis inhibitor: 2-DG Abbott A769662 - Adiponectin Ghrelin, cannibinoids Resistin Glucose metabolism PFKFB3 TBC1D1 GYS1 GFAT1 Lipid metabolism HMGR HSL L ACC1 ATGL ACC2 Transcription HDAC4/5/7 HNF4a p300 TR4 CRTC2 PGC-7a Srebpl TIFUt FOX03 Src-2 Histone2ß Chrebp ULK1 p27* Tau GBF1 KLC2 MLOK' rovnováha tvorby a spotřeby ATP-AM PK - senzor adeninových nukleotidů; pokles ATP - aktivace AMPK-stimulace katabolismu; 1 katalytická a 2 regulační podjednotky; nízká hladina ATP, stres - vazba AM P/AD P - aktivační fosforylace + fosforylace některými specifickými kinázami; kontroluje metabolismus jak prostřednictvím kontroly transkripce, tak prímou kontrolou metabolických enzymů - fosforylace; Metabolismus nádorových buněk - příklad patologické adaptace metabolismu - model proliferující buňky specifickým příkladem rychle proliferujících buněk jsou buňky nádorové; pozorujeme u nich řadu mutací a epigenetických změn (či změn transkripční regulace) spojených nejen s narušením signálních drah zapojených do kontroly metabolismu, ale i řady enzymů kontrolujících základní anabolické metabolické dráhy - syntéza MK, AA a nukleotidů či aktivita enzymů podílejících se na metabolismu glukózy; tyto poznatky nám umožňují nejen hledání potenciálního využití v terapii nádorů, ale zároveň i identifikaci signálních drah podílejících se na kontrole metabolismu za fyziologických podmínek v normálních proliferujících buňkách; Metabolismus nádorových buněk - příklad patologické adaptace metabolismu - model proliferující buňky O CĽ O H o 3 o _i _i LU O O CD I- LIJ s z ÜU "J o S ° z Q Z D i— uj cť ľ! CD O O Z > m < < < x I hum Lu ca DEREGULATED i UPTAKE OF GLUCOSE AND AMINO ACIDS USE OF OPPORTUNISTIC MODES OF NUTRIENT ACQUISITION deregulovaný příjem glukózy a aminokyselin (hlavně Gin); specifické adaptace na oportunistický příjem VB ■ živin; využití meziproduktů glykolýzy a Krebsova cyklu pro syntetické reakce a tvorbu NADPH; zvýšené požadavky na příjem dusíku; změny vlivu metabolitů na regulaci genové exprese; tvorba/příjem metabolitů, ovlivňujících jak vlastní nádorové buňky, tak buňky tvořící nádorové mikroprostředí; r."> 1) Zvýšený příjem glukózy a glutaminu (aminokyselín) Glucose Glutamine EC M rychlá proliferace - zvýšené nároky na H příjem živin - především glukóza a Gin; II energetický metabolismus (ATP, NADH, Im FADH2, NADPH) + poskytují intermediáty pro syntézu aminokyselin, nukleotidů a lipidů; Gin - zdroj uhlíku i dusíku - syntéza nukleotidů, G-6-P, neesenciální AA;, ale také import esenciálních AA pomocí LAT1 (vyžaduje současný export glutaminu); kultivované nádorové buňky vyžadují nadbytek Gin; deregulace aktivity signálních drah růstových faktorů a kontaktu s ECM - mutace, epig. změny: zvýšený příjem glukózy souvisí s mutacemi komponent a aberantní aktivitou PI3K/Akt dráhy; zvýšená exprese a translokace GLUT1, aktivace hexokinázy, fosfofruktokinázy; zvýšený příjem Gin - další onkogeny - Ras, Myc; 2) Alternativní (oportunistické) zdroje živin nedostatek glukózy, Gin a dalších AA- alternativní zdroje - především proteiny; některé mutace (Ras, c-Src) - lysozomální degradace extracelulárních proteinů (plazma, intersticiální tekutina) - makropinocytóza; fagocytóza apoptických tělísek; nádorové buňky mohou také importovat lysofosfolipidy (s jedním řetězcem MK) či přijímat lipidy uvolňované okolními buňkami; 3) Využití meziproduktů glykolýzy (Krebsova cyklu) pro syntetické reakce a tvorbu NADPH RTK gllt1 Glucose ® Glucose Glucose-6-P Fructose-6-P Pentose phosphate pathway Fructose-1.6-PP NAD+ NADH x2 Glyceraldehyde-3-P-í*- DHA-P 1,3-PP-glycerate 3-P-glycerate - 2-P-g lyce rate P ho s phoe no I pyruvate PKM2 J. Pyruvate -»- Hexosamine biosynthesis Glycerol-3 phosphate biosynthesis Serine/glycine biosynthesis One-carbon cycle Ý ACSS2 Extra mitochondrial acetyl-CoA pool (fatty acid/ cholesterol biosynthesis) - Acetate NADPH, nukleotidy syntéza N-acetylgukosaminu (GIcNac), kys. hyaluronová; biosyntéza fosfolipidů biosyntéza AA, serin jako substrát pro folátový cyklus - tvoří substráty pro syntézu purinů, tymidinu a S-adenosylmethioninu - donor methylové skupiny; syntéza NADPH; potenciální nadbytek pyruvátu je eliminován jako laktát (udržení nízkého poměru NADH/NAD+); nadbytek citrátu je v cytoplazmě štěpen na acetylkoenzym A (syntéza lipidů) a malát - (zpět do mitochondrií - anapleróza); Zvýšená syntéza lipidů a mastných kyselin Glutamine Glutamate a-KG Pyruvate SLClA5-^p Acetate Internal acetate sources Glutamine Acetate aberantní aktivita PI3K/Akt - zvýšení cytoplazmatického acetylkoenzymu A - zdroj pro syntézu MK; indukce ACL (ACLY), ale i dalších enzymů podílejících se na syntéze MK -acetylkoenzym A karboxyláza (ACC) - syntéza malonylkoenzymu A a syntázy mastných kyselin -FASN; zdroj pro syntézu lipidů; 4) Zvýšené nároky na příjem dusíku Glutamine NHl 8ooyo Nucleotides Y Glutamate Glucosamine Asparagine OOOJO a-ketoaoid NEAAs a-ketoglutaraie QOOOO O Carbon source O Nitrogen (y) # Nitrogen (a) 15 rychle proliferující nádorové buňky potřebují syntetizovat velké množství molekul obsahujících dusík de novo; zvýšený příjem Gin - základní molekula transportující redukovaný dusík v organismu; » U, T (1 Gin); C, A (2 Gin); G (3 Gin); navíc katabolity Gin slouží pro syntézu purinů a pyrimidinů (a také jako zdroj pro anaplerotické reakce); tvorba asparaginu a glutamátu - zdroj dusíku pro transaminační reakce -syntéza neesenciálních AA; produkované metabolity slouží také jako kofaktory nebo substráty pro nejrůznější enzymatické reakce zapojené do tvorby a odstraňování epigenetických značek - acetylace a methylace histonů, methylace DNA; NAD" Nicotinamide HAT, histone acetyltransferase; SAM, S-adenosylmethionine; DNMT, DNA methyltransferase; HMT, histone methyltransferase; 5meCyt, 5-methylcytosine; 5hmCyt, 5-hydroxymethylcytosine; TET1/2, ten eleven translocation methylcytosine dioxygenase 1/2; a-KG, a-ketoglutarate; SDH, succinate dehydrogenase; FH, fumarate hydratase; IDH1/2, isocitrate dehydrogenase 1/2 5) Metabolity a regulace genové exprese N H, S-adenosylmethionin - donor methylových skupin í I I 1 GSH Taurine H2S S04 5) Metabolity a regulace genové exprese methioninový cyklus - významná role v řadě buněčných procesů -onemocnění jater, růst nádorových buněk apod. dna' H istene methylation or homocysteinylati on "m U DNA methylať on: DNMT+SAM Methylation: HMT-i-SAM CH H,C CH, H3C 1 CH3 o-lckci-l ľ 1 1 1 ATGTAGCCCGCGCGCGAT TAGATGGGGGGGGGGCTA CH, H C CH Transcripti on —o^o RNA methylation: m6A "writers"+SAM Homocysteinylation: HCTL CH, Homocys. AUGUAGCGCGGGGGGGAU Nutrient sensing SAM TOR HjS signalling Protein synthesis Ribosome Methylation reactions DNA/RNA Histories Protein Folate metabolism Polyamine biosynthesis Putre seine SAM SAH ,NHU Redox balance ROS GSH 1 , CSSC H,N " Spe rmidine H SAM SAH It Spermine H,N " 'N' H Specializované buněčné typy mohou mít alternativní metabolismus -> využití alternativního metabolismu - např. glykolýzy - není typické pouze pro buňky proliferující; + diferenciace a aktivace řady typů imunitních buněk je spojen s přestavbou metabolismu - např. naivní T lymfocyty primárně využívají oxidatívni fosforylaci, zatímco jejich aktivace vede k indukci glykolýzy; podobně i aktivace makrofágů a dendritických buněk je spojená s aktivací glykolýzy; » některé kmenové buňky v dospělém organismu -např. hematopoetické kmenové buňky - primárně využívají glykolýzu jako zdroj ATP a uhl. substrátů; naopak v průběhu diferenciace např. nervových buněk dochází k přechodu z aerobní glykolýzy na oxidatívni fosforylaci; í> změna metabolismu může být nejen důsledkem, ale i příčinou nebo podpůrným mechanismem vedoucím k diferenciaci? Specializované buněčné typy mohou mít alternativní metabolismus Danger signals i Immune cell metabolic reprog ramming Anti-inflammatory Pro-inflammatory 1) Energy protection & biosyrthesis^peprogramming t Glycolysis, jOXPHOS f Biosynthesis TOXPHOS, ±Glycolysis ± Biosynthesis /^^^) (2) Epigefaetic reprogi^mming ^cetylation, ± M ethyl at ion" ^cstylation, [ M ethyl at i Tissue repair/immune resolution Tissue inflammation Kmenové buňky a jejich metabolismus embryonální kmenové buňky (ESC) mají méně mitochondrií- jejich membrána je méně členěná, menší množství mitochondriálních krist; to umožňuje např. snižovat tvorbu reaktivních kyslíkových metabolitů (ROS), které mohou negativně ovlivňovat funkce kmenových buněk; í> transkripční regulátory kmenovosti (např. OCT4) kontrolují řadu metabolických genů; inhibice mitochondriální aktivity posiluje expresi markem kmenových buněk v ESC - má přepnutí metabolismu i regulační účinky na kmenovost a schopnost sebeobnovy? Kmenové buňky využívají k tvorbě ATP zejména glykolýzu - to může souviset i s nízkou hladinou 02 v nice kmenových buněk Kmenové buňky a jejich metabolismus o využívání glykolýzy pro tvorbu ATP není jediný druh adaptace; využití Thr jako zdroje pro tvorbu acetylkoenzymu A; změny metabolismu lipidů - indukce syntézy mastných kyselin je např. spojena s indukcí proliferace nervových kmenových buněk; signální regulátory zapojené do vnímání metabolitů a živin jsou zapojeny také do kontroly funkcí kmenových buněk -insulin-forkhead box O factors (FOXO), mammalian target of rapamycin (mTOR), AMP-activated protein kinase (AMPK) a další; metabolismus by tedy mohl být důležitým faktorem kontrolujícím diferenciaci kmenových buněk; do budoucna zbývá řada otevřených otázek; K zamyšlení metabolismus buněk ve tkáních je regulován nejen na základě dostupných živin, ale zejména specifickými signálními dráhami, které koordinují udržování homeostázy (hormony, cytokiny); to umožňuje buňkám ve tkáních rychlé adaptace na změny v prostředí i potřeby celého organismu; o metabolismus je často tkáňově specifický a závisí také na faktorech jako je např. hladina kyslíku; diferencované buňky využívají jako zdroj tvorby ATP primárně oxidatívni fosforylaci; * naproti tomu rychle proliferující buňky využívají aerobní glykolýzu nejen jako zdroj energie (ATP) ale také jako zdroj uhl. substrátů a NADPH pro syntetické reakce a udržení redoxní rovnováhy; K zamyšlení podobně jako proliferující buňky, i buňky nádorové využívají aerobní glykolýzu nejen jako zdroj energie (ATP) ale také jako zdroj substrátů a NADPH; zároveň ale mají řadu dalších adaptačních mechanismů umožňujících jim přežití a proliferaci v případě nedostatku živin nebo kyslíku - deregulace příjmu glukózy a aminokyselin, oportunistický příjem živin, apod.; o> glutamin je významným zdrojem uhlíku a zejména dusíku pro proliferující buňky, a to zejména pro extrémně rychle proliferující buňky nádorové; u nádorových buněk byla identifikována celá řada mutací a epigenetických změn vedoucích k deregulaci metabolismu a podpoře proliferace; K zamyšlení metabolismus v nádorových buňkách hraje i úlohu regulační - změny regulace transkripce (epigenetické změny chromatinu), interakce s nádorovým mikroprostředím; o> specifické typy buněk jako jsou např. kmenové buňky nebo aktivované buňky imunitního systému často také využívají glykolýzu jako základní dráhu pro syntézu ATP; ne univerzální! * metabolické procesy pravděpodobně souvisejí s regulací kmenovosti a schopnosti sebeobnovy kmenových buněk - mohou tedy aktivně ovlivňovat buněčnou proliferaci a diferenciaci buněk v populacích kmenových buněk;