生物钟帮助细胞从饥饿中恢复过来

细胞的功能分子钟能更好地适应变化的葡萄糖供应,可以从长期饥饿恢复得更快,根据今天公布的一项研究eLife。

这一发现有助于解释为什么改变人体的昼夜节律,如夜班工作和时差,可以增加代谢疾病如糖尿病的风险。

生物钟是代谢密切相关:一方面,时钟有节奏地调节许多代谢途径,另一方面,营养和代谢信号影响时钟的功能。这是通过反馈回路,时钟激活其他的一些积极的组件,然后这些负面反馈原激活组件。

“因为葡萄糖影响很多信号通路,它认为葡萄糖缺乏可能挑战生物钟的反馈循环,阻碍的能力保持不变的节奏,”安妮塔Szoke第一作者解释说,生理学系的博士生Semmelweis大学,匈牙利布达佩斯。“我们想探讨慢性葡萄糖剥夺影响分子时钟和时钟在扮演什么角色适应饥饿。”

使用真菌粗糙脉孢菌模型,团队首先观察葡萄糖饥饿影响的40小时钟两个核心组件被称为白领复杂(WCC),由两个子单元WC-1和2,和频率(FRQ)。他们发现WC1和2水平逐渐下降到大约15%和20%的初始水平,在饥饿之前,而FRQ水平保持不变,但改变的许多磷酸基(这一过程称为hyperphosphorylation)。通常,hyperphosphorylation阻止FRQ抑制“活动,所以作者推测更高的“活动可能会加速退化。当他们看着下游行动“,饥饿细胞几乎没有区别,那些仍在不断增长的葡萄糖。在一起,这表明生物钟还是功能强劲,推动了节奏在葡萄糖饥饿细胞基因的表达。

进一步观察分子钟的重要性适应葡萄糖剥夺,团队使用脉孢菌缺乏“的WC-1域。然后比较了葡萄糖饥饿后的基因表达水平脉孢菌包含一个完整的分子钟。他们发现长期葡萄糖饥饿影响超过20%的编码基因,和1377个9758的编码基因(13%)显示毒株特异性变化取决于是否细胞分子钟。这意味着时钟是一个重要的机械部件的细胞的反应缺乏葡萄糖。

接下来,小组观察了是否有时钟功能细胞的葡萄糖饥饿后的恢复是非常重要的。他们发现的增长脉孢菌细胞缺乏功能FRQ或“明显慢于正常细胞的葡萄糖添加时,暗示功能时钟支持细胞的再生。此外,当他们研究了葡萄糖运输系统中使用脉孢菌,他们发现细胞缺乏功能性时钟无法拨号一个至关重要的葡萄糖转运体的生产来获得更多的营养物质进入细胞。

“复苏之间的显著区别行为的真菌菌株,没有功能分子时钟显示,适应改变养分有效性是更高效的生物钟运行在一个细胞时,“总结资深作者Krisztina卡尔迪,副教授,Semmelweis大学。“这表明时钟组件产生重大影响平衡细胞内能量状态和突出时钟在调节代谢的重要性和健康。”

参考:Szőke, Sarkany O, Schermann G, et al。适应葡萄糖饥饿与生物钟的分子重组有关粗糙脉孢菌。eLife。2023;12:e79765。doi:10.7554 / eLife.79765

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