肥胖细胞葡萄糖反应变化,使用慢在小鼠肝脏的代谢路径

健康细胞和细胞2型糖尿病患者使用完全不同的途径来管理血糖水平,根据一项研究的结果在老鼠身上。研究人员使用trans-omic方法,结合数据从基因(转录组)和代谢物(代谢组学)来识别和连接所涉及的许多单独的过程响应葡萄糖。

“许多监管途径糖尿病已经是众所周知的。我们所做的是地图糖尿病管理的总格局,“Shinya黑田教授说,领袖的东京大学系统生物学实验室。黑田的团队之前映射不同的细胞信号通路激活在应对高或低浓度的胰岛素。

“我们预期之间只有很小的区别健康和糖尿病监管网络,但我们发现他们完全不同,”黑田说。

肥胖老鼠缺乏大部分的快速反应葡萄糖发现在健康的新陈代谢,而不是依靠方法如基因表达变化慢得多。

构建一个trans-omic葡萄糖反应网络

吃一顿饭或之后含糖饮料,胰岛素触发器细胞允许葡萄糖分子葡萄糖从血液进入细胞,分解和转化为能量。在2型糖尿病,细胞对胰岛素不敏感,因此血液中葡萄糖仍然造成长期的高血糖水平称为高血糖。

几十年的糖尿病研究显示,许多信号通路成为活跃时,葡萄糖是细胞内。许多路径包括酶和小分子代谢物,本身产品的代谢途径。

黑田的小组研究了健康老鼠和老鼠的基因突变引起的小鼠吃得过饱,成人患糖尿病。所有老鼠喝了糖水,然后研究人员等了20分钟前4小时采取血液样本,剖析他们的肝脏。肝脏是葡萄糖代谢的主要部位在老鼠和人类。

研究人员使用广泛的实验来确定响应葡萄糖分子改变。

在收集数据,研究人员搜查了科学数据库信息任何glucose-responsive分子他们发现测量。知识数据库允许研究人员将这些单个分子连接到网络的细胞间信号通路。

Trans-omics允许研究人员把一长串离散测量变成互联网的知识如何细胞对葡萄糖的反应。

分析复杂的科学数据库是高度专业化的,与不同的数据库致力于个人类型的分子。例如,一个数据库关于基因不连接到一个数据库的酶。

项目研究助理Toshiya Kokaji,这项研究的第一作者出版,估计它花了四年才完成数据分析和构建trans-omic网络。

“现在定义的管道,我们可以完成数据分析和trans-omic网络建设在一到两年,“Kokaji说。

研究人员建立了一个五层trans-omic地图与胰岛素信号信息,转录因子(调节基因活性的蛋白质类型),酶,代谢反应和代谢产物。

映射细胞的葡萄糖反应不同

使用彩色编码glucose-responsive分子在健康或测量肥胖老鼠他们使用了截然不同的信号路径。

健康老鼠快速响应使用酶和葡萄糖代谢产物生产葡萄糖代谢的副产品,恢复正常的血糖水平在大约一个小时。

肥胖老鼠缺乏大部分的快速反应,而不是改变某些基因的表达在几个小时,生产不同的分子来应对葡萄糖。

这速度和非常不同的方式在肥胖老鼠符合典型的理解糖尿病随着全球损伤的代谢控制。此外,该方法用于肥胖老鼠细胞需要消耗更多的能量比具体的激活和专门的路径健康的细胞。

研究人员希望trans-omic网络中包含的数据将允许研究团体找到新的细胞信号通路探索,一般和glucose-specific新陈代谢。

研究小组计划继续他们的trans-omic分析葡萄糖响应通过添加附加层的信息网络和学习葡萄糖反应在其他细胞类型,消耗大量的葡萄糖,如肌肉细胞。

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