天冬氨酸是生物體內賴(lài)氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、蛋氨酸等氨基酸及嘌呤、嘧啶堿基的合成前體。增殖細胞需要制造大量 RNA 、 DNA 和蛋白質(zhì)，因此必須有足夠天冬氨酸存在。天冬氨酸雖然也是組成蛋白質(zhì)的基本元件，但不像其它氨基酸，血液中天冬氨酸很少，細胞需要自己制造天冬氨酸，為了制造天冬氨酸及核酸，細胞需要接受電子。

      關(guān)于天冬氨酸與線(xiàn)粒體能量代謝的關(guān)系，需要了解蘋(píng)果酸 - 天冬氨酸穿梭作用。蘋(píng)果酸 - 天冬氨酸穿梭（ malate-aspartate shuttle ，也稱(chēng)為蘋(píng)果酸穿梭）是真核細胞中一個(gè)轉運在糖酵解過(guò)程中傳出的電子跨越半通透性的線(xiàn)粒體內膜以進(jìn)行氧化磷酸化的生物化學(xué)體系。

胞液中的 NADH 在蘋(píng)果酸脫氫酶催化下，使草酰乙酸還原成蘋(píng)果酸，后者借助內膜上的α - 酮戊二酸載體進(jìn)入線(xiàn)粒體，又在線(xiàn)粒體內蘋(píng)果酸脫氫酶的催化下重新生成草酰乙酸和 NADH 。 NADH 進(jìn)入 NADH 氧化呼吸鏈，生成 3 分子 ATP 。草酰乙酸經(jīng)谷草轉氨酶催化生成天冬氨酸，后者再經(jīng)酸性氨基酸載體轉運出線(xiàn)粒體轉變成草酰乙酸。

      MatthewVander Heiden 教授指出，這是所有增殖細胞都必須解決的問(wèn)題，研究調查了哺乳動(dòng)物細胞解決該問(wèn)題的機制，首先對癌細胞進(jìn)行遺傳操作使其不能夠呼吸代謝，這些癌細胞就不會(huì )增殖，隨著(zhù)部分細胞死亡癌細胞群體數量逐漸減少。

      隨后發(fā)現，細胞呼吸調節細胞增值主要通過(guò)天冬氨酸產(chǎn)生實(shí)現，如果存在特定營(yíng)養物質(zhì)，比如丙酮酸鹽，可以替代受損細胞所需要的電子受體，這樣細胞可以在沒(méi)有天冬氨酸情況下增殖；這表明細胞可利用丙酮酸鹽的電子受體制造產(chǎn)生天冬氨酸，這對于癌癥研究非常重要，因為癌細胞經(jīng)常利用這種方式來(lái)進(jìn)行增殖。

       另一篇研究報道中，研究者利用另外一種方法確定天冬氨酸和細胞呼吸之間的關(guān)聯(lián)，研究者利用基因編輯工具 CRISPR 進(jìn)行了一項遺傳篩查試驗揭示，正常情況下，天門(mén)冬氨酸氨基轉移酶可消耗天冬氨酸來(lái)將電子轉移到線(xiàn)粒體中。沒(méi)有天門(mén)冬氨酸氨基轉移酶情況下，當細胞呼吸被抑制時(shí)其就會(huì )死亡。后期研究發(fā)現，當細胞呼吸作用喪失時(shí)，天門(mén)冬氨酸氨基轉移酶會(huì )通過(guò)催化逆反應在細胞內液中產(chǎn)生天冬氨酸來(lái)補償線(xiàn)粒體天冬氨酸合成的缺失，丙酮酸鹽可以促進(jìn)天冬氨酸的合成，從而通過(guò)提供產(chǎn)生額外電子的地方來(lái)恢復細胞的增殖能力。

       KivancBirsoy 表示，研究揭示了呼吸在細胞增殖中的主要角色，這對于后期癌癥研究非常關(guān)鍵，對于線(xiàn)粒體疾病患者而言，他們往往會(huì )經(jīng)歷細胞呼吸等問(wèn)題。研究對于發(fā)現癌癥發(fā)病機制及新型療法會(huì )帶來(lái)一定幫助。