Metabolismus dělá více než palivový embryonální růst – také řídí tempo vývoje, objevují vědci

Těhotné ženy se spoléhají na vyváženou stravu a doplňky, aby svým dětem dodávaly správné živiny, aby zajistily, že zdravě rostou. Takové živiny přispívají k vývoji paliva a poskytování buněčných stavebních bloků, které vedou ke zdravým mozkům, kostem, orgánům a imunitním systémům.

Zatímco tento druh nutričního přípravy pomáhá během těhotenství, vědci EMBL to zjistili metabolismus– Způsob, jakým buňky rozkládají jídlo na energii – embryonální vývoj má více než jen poskytovat energii a Buněčné stavební bloky Pro správný embryonální vývoj. Metabolismus má překvapivý signalizační prvek. Modulací metabolismu přizpůsobeným způsobem byli vědci schopni identifikovat signalizační metabolit, který řídí tempo vývoje.

„Všimli jsme si, že s tím, jak se metabolismus zrychlil, konkrétní vývojové hodiny se zpomalily,“ řekl Hidenobu Miyazawa, jeden z prvních autorů nové studie a vědecký pracovník výzkumu ve skupině AuleHla v EMBL. „Pozorování naznačovalo, že role metabolismu nejen poskytuje energii a biomasu, aby podporoval biologické procesy.“

Miyazawa, spolu se dvěma dalšími prvními autory a Nicole Prior a Jona Rada, v té době členové skupiny Aulehla, plus další vědci EMBL, zjistil, že metabolismus má také signalizační složku. Vědci studovali myší embrya, zatímco tvořili opakující se segmenty těla, které se nakonec vyvinuly v páteře. Signalizační role metabolismu se objevila, když zjistili, že i nepatrné množství určitých metabolitů – ne dost na to, aby skutečně palivové články – mohly udržovat biologické hodiny embrya pro tvorbu segmentu. Tyto hodiny se označují jako segmentace hodiny.

Vědci našli inverzní vztah mezi metabolickou aktivitou a tempem segmentačních hodin. To znamená, že čím vyšší je metabolická aktivita v buňkách, tím pomalejší segmentační hodiny. Překvapivě by mohli tento fenotyp „pomalého“ zvrátit obnovením buněčné signalizace bez modulace metabolismu o samozřejmě. To je vedlo k závěru Metabolická aktivita ovlivněná buněčná signalizace.

Pro identifikaci, které klíčové metabolity řídí rytmus hodin, se vědci obrátili na experimentální přístup založený na teorii synchronizace. Vzhledem k tomu, že váš interní rytmus těla sleduje vnější cykly denní noci, se segmentační hodiny embrya mohou také přizpůsobit externímu signalizačnímu narážce, pokud jsou pravidelně poskytovány.

„V tomto projektu jsme se zeptali, zda by metabolit může sloužit jako signalizační narážku pro kontrolu segmentačních hodin,“ vysvětlil Miyazawa.

Pomocí tohoto jedinečného přístupu vědci zjistili, že specifická molekula cukru, FBP, byla klíčovým metabolitem regulujícím segmentační hodiny. FBP ovlivňuje rytmus segmentačních hodin prostřednictvím důležité signální dráhy zvané Wnt signalizace.

Miyazawa navíc vysvětlil, že jak výzkumný tým sledoval změny, molekulární oscilace spojené s segmentačními hodinami by mohly změnit prostorové vzorce segmentů těla embrya.

Zatímco toto vědecké zjištění je důležité v Základní výzkumMůže to mít vliv na to, co vědci mohou v budoucnu rozumět a ovládat. Tato signální role metabolismu může odrážet, jak organismy reagují na jejich prostředí, např. Úpravou vývoje na základě dostupného potravin.

„Výsledky ve skutečnosti vyvolávají důležitou otázku: mohl by samotný metabolismus působit jako kardiostimulátor, který spojuje vnitřní biologické hodiny s vnějšími rytmy v prostředí?“ řekl Alexander Aulehla, vedoucí autor na papíru a ředitel EMBL pro vývojovou biologickou jednotku.

„Vzhledem k tomu, že metabolismus je přirozeně spojen s externími narážkami a cykly, jako jsou cirkadiánní hodiny, naše práce, která ukazuje, že metabolismus může„ nastavit “segmentační hodiny podporují tuto myšlenku, že v budoucích studiích budeme testovat.“