Новый метод выявил канализирование глюкозы, показав тонкую структуру энергетического метаболизма в активных клетках

Впервые исследователи из Университета Вандербильта и Калифорнийского университета в Сан-Диего создали высокодетальную метаболическую "карту" того, как клетки организуют переработку глюкозы. Работа выявила скрытый мир, в котором органеллы и молекулярные комплексы сотрудничают в ответ на приток питательных веществ.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, переопределило подход к визуализации метаболизма глюкозы на уровне одной клетки. Работа предоставляет как новый метод, так и понимание организационной и молекулярной структуры, которую можно использовать для изучения нарушений метаболических процессов при таких заболеваниях, как диабет, ожирение и рак, а также при старении и нейродегенерации.

"Это новая область — мы находимся на переднем крае интеграции нескольких режимов микроскопии в сложные конвейеры для отслеживания судьбы атомов глюкозы — от целых животных до органелл — и для демонстрации лежащей в основе субклеточной архитектуры, связанной с этими процессами в клетках", — сказал Рафаэль Аррохо э Дриго, доцент молекулярной физиологии и биофизики, автор-корреспондент исследования.

Чтобы заполнить пробел в понимании, междисциплинарная команда из Вандербильта, Медицинского центра Университета Вандербильта и UCSD объединила мечение стабильными изотопами, многомасштабную микроскопию и анализ изображений на основе ИИ. Это позволило картировать метаболиты глюкозы на уровне организма, ткани, клетки и органелл.

Среди ключевых открытий:

• Обнаружено ранее неизвестное структурное и функциональное взаимодействие между липидными каплями и синтезом гликогена.
• Составлена карта того, как контакты между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом динамически меняются в ответ на колебания уровня глюкозы в крови.
• Эти контакты являются частью более широкой сети органелл, координирующей метаболические ответы внутри клетки.

Исследование проливает свет на фундаментальные механизмы метаболизма глюкозы и клеточного энергетического баланса. В будущем команда надеется понять, как пространственная организация питательных веществ внутри клеток влияет на метаболическое здоровье и болезни.