Блог

Oct 21, 2023

Цикл триглицеридов позволяет модифицировать накопленные жирные кислоты

Природный метаболизм, том 5,

Природный метаболизм, том 5, страницы 699–709 (2023 г.) Процитировать эту статью

9333 Доступа

2 цитаты

196 Альтметрика

Подробности о метриках

Цикл триглицеридов — это процесс непрерывной деградации и повторного синтеза триглицеридов в клеточных хранилищах. Мы показываем в адипоцитах 3T3-L1, что триглицериды подвержены быстрому обмену и перегруппировке жирных кислот с предполагаемым периодом полураспада 2–4 часа. Мы разрабатываем технологию отслеживания, которая может одновременно и количественно отслеживать метаболизм нескольких жирных кислот для непосредственного изучения бесполезного субстратного цикла триглицеридов с разрешением молекулярных видов. Наш подход основан на использовании индикаторов алкиновых жирных кислот и масс-спектрометрии. Цикл триглицеридов связан с модификацией высвобождаемых жирных кислот путем элонгации и десатурации. В результате циклического изменения и модификации насыщенные жирные кислоты медленно превращаются в мононенасыщенные жирные кислоты, а линолевая кислота — в арахидоновую кислоту. Мы пришли к выводу, что цикл триглицеридов делает накопленные жирные кислоты доступными для метаболических изменений. Весь процесс способствует клеточной адаптации накопленного пула жирных кислот для удовлетворения меняющихся потребностей клетки.

Цикл триглицеридов/жирных кислот (ТГ/ЖК) – это процесс частичного или полного расщепления накопленного жира с высвобождением свободных жирных кислот, которые впоследствии используются для повторного синтеза новой молекулы ТГ. С одной стороны, это может происходить на уровне всего организма, где свободные жирные кислоты, высвобождаемые из жировой ткани, могут реэтерифицироваться до ТГ в печени, что приводит к перераспределению запасенной энергии в организме1. С другой стороны, он также происходит внутриклеточно, как типичный «бесполезный» субстратный цикл, который потребляет энергию без чистого синтеза биологического материала2. Внутриклеточный цикл субстратов в целом является научной задачей как концептуально, так и экспериментально. С концептуальной стороны вопрос заключается в том, могут ли полезные эффекты циклов субстратов перевесить энергетические затраты или цикличность субстратов является неизбежным несовершенством сложных сетей. Ранние исследования циклирования TG/FA подчеркивали его регулирующую роль, в частности, в адаптации к быстрым изменениям в потреблении энергии3,4, тогда как энергетические затраты цикла считались небольшими5. Однако в последние годы растущий интерес к циклу возник из-за идеи о том, что он может существенно способствовать термогенезу в жировой ткани6,7. Лучшее понимание термогенных путей может привести к новым стратегиям влияния на расход энергии, что, возможно, будет полезно в борьбе с глобальной пандемией ожирения8,9.

Ограничения экспериментальной технологии являются основным препятствием на пути к лучшему пониманию цикличности ТГ/ФК. При использовании традиционной изотопной маркировки точное и прямое определение скорости и путей цикла является проблемой для отслеживания метаболизма, поскольку продукты и продукты могут стать неразличимыми уже после одного цикла цикла (рис. 1а). Поэтому существующие методы изучения цикличности ТГ/ЖК являются весьма косвенными. Ратиометрические определения включения [3H]ФК и [14C]глюкозы с параллельным определением высвобождения глицерина10 или аналогичные стратегии со стабильными изотопами3 дали информацию о степени этерификации и реэтерификации ЖК, на основе которой можно было сделать вывод о циклировании, по крайней мере, в относительном выражении. В других методах используется маркировка [2H]H2O или [18O]H2O. Обогащение этих изотопов ТГ дало информацию об общем синтезе и обороте ТГ11. Тем не менее, эксперимент по прямому отслеживанию, показывающий, что определенный клеточный пул 1 ТГ приведет к образованию нового пула 2 за счет повторного использования ЖК пула 1, как показано на рис. 1b, отсутствует. Это потребует эксперимента по мечению с комплексным многопараллельным отслеживанием всех возможных меченых молекул ТГ, что является огромной технической проблемой. Недавно мы разработали технологию отслеживания на основе меченных алкинами ЖК с помощью репортеров клик-химии и масс-спектрометрии (МС)12,13. Он сочетает в себе все функции, необходимые для изучения циклирования ТГ/ЖК: высокую чувствительность, однозначную специфичность и, в частности, простоту распознавания одно- и многомеченых видов липидов12.