Согласно результатам исследования на мышах, здоровые клетки и клетки с диабетом 2 типа используют совершенно разные пути для управления уровнем сахара в крови. Исследователи использовали трансомный подход, объединив данные генов (транскриптомика) и метаболитов (метаболомика), чтобы идентифицировать и связать множество отдельных процессов, участвующих в реакции на глюкозу.
«Многие пути регуляции диабета уже хорошо известны. Мы составили карту общей картины регулирования диабета», — сказал профессор Синья Курода, руководитель Лаборатории системной биологии Токийского университета. Команда Куроды ранее картировала различные клеточные сигнальные пути, активируемые в ответ на высокие или низкие концентрации инсулина.
«Мы ожидали лишь небольших различий между здоровыми и регулирующими диабет сетью , но мы обнаружили, что они были совершенно разными, — сказал Курода.
У тучных мышей отсутствует большая часть быстрого ответа на глюкозу, обнаруженного при нормальном метаболизме, вместо этого они полагаются на гораздо более медленные методы, такие как изменение экспрессии генов.
Построение трансомной сети ответа на глюкозу
После еды или сладкого напитка инсулин запускает клетки, чтобы позволить молекулам глюкозы перейти из крови в клетки, где глюкоза расщепляется и превращается в энергию. При диабете 2 типа клетки становятся нечувствительными к инсулину, поэтому глюкоза остается в крови, вызывая длительный высокий уровень сахара в крови, известный как гипергликемия.
Десятилетия исследований диабета показали, что многие сигнальные пути активируются, когда глюкоза находится внутри клетки. Многие из этих путей включают ферменты и небольшие молекулы, называемые метаболитами, которые сами являются продуктами метаболических путей.
Команда Куроды изучила здоровых мышей и линию мышей с генетической мутацией, которая заставляет мышей переедать и развивать диабет во взрослом возрасте. Все мыши пили сладкую воду, а затем исследователи ждали от 20 минут до четырех часов, прежде чем взять образцы крови и рассечь их печень. Печень является основным местом метаболизма глюкозы как у мышей, так и у людей.
Исследователи использовали широкий спектр экспериментов, чтобы идентифицировать молекулы, которые изменяются в ответ на глюкозу.
После сбора данных исследователи провели поиск в научных базах данных в поисках информации о любой молекуле, чувствительной к глюкозе, которую они идентифицировали в своих измерениях. Знания в базах данных позволили исследователям связать эти отдельные молекулы с сетями межклеточных сигнальных путей.
Трансомика позволяет исследователям превратить длинный список дискретных измерений в обширную сеть знаний о том, как клетки реагируют на глюкозу.
Анализ осложнялся тем фактом, что научные базы данных являются узкоспециализированными, с разными базами данных, посвященными отдельным типам молекул. Например, база данных о генах не связана с базой данных о ферментах.
По оценкам научного сотрудника проекта Тошия Кокаджи, первого автора исследовательской публикации, на завершение анализа данных и построение трансатомной сети потребовалось четыре года.
Загрузка...
