Alexandra Scammell, Vanderbilt Universiteti

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləri3D elektron tomoqrafiya lipid damlacıqlarının (sarı) səthində yığılmış qlikogen hissəciklərini (bənövşəyi) aşkar edir, endoplazmatik retikulum membranları (mavi) və mitoxondriya (qırmızı) ilə sıx əlaqəlidir və siçan hepatositlərində məkanla əlaqələndirilmiş orqanoid şəbəkəsini vurğulayır. Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60994-w

Vanderbilt Universiteti və San Dieqodakı Kaliforniya Universitetinin tədqiqatçıları ilk elmi olaraq, hüceyrələrin qlükoza emalını necə təşkil etdiyinə dair yüksək dəqiqlikli metabolik “xəritə” yaratdılar və orqanoidlərin və molekulyar komplekslərin qida axınına cavab verərkən əməkdaşlıq etdiyi gizli dünyanı ortaya qoydular.

Nature Communications -da nəşr olunan bu araşdırma , tək hüceyrə səviyyəsində qlükoza mübadiləsinin necə görüntüləndiyini yenidən müəyyənləşdirdi . İş həm yeni metod, həm də diabet, piylənmə və xərçəng kimi xəstəliklərdə, həmçinin yaşlanma və neyrodegenerasiyada metabolik proseslərin necə pozulduğunu öyrənmək üçün istifadə edilə bilən təşkilati və molekulyar çərçivəyə dair anlayışlar təqdim edir.

“Bu, yeni bir sahədir – biz bütün heyvanlardan orqanoidlərə qədər qlükoza atomlarının taleyini ölçmək və hüceyrələrdə bu proseslərlə əlaqəli əsas hüceyrəaltı arxitekturanı göstərmək üçün mürəkkəb boru kəmərlərinə çoxsaylı mikroskop rejimlərini inteqrasiya etməkdə ön sıralardayıq” dedi.

“Biz gözləyirik ki, bu irəliləyiş bütün heyvan fiziologiyası kontekstində orqan funksiyasının dəqiq tənzimlənməsinə imkan verən hüceyrə və toxumaların yüksək strukturlaşdırılmış sahələrində qida maddələri mübadiləsinin necə təşkil edildiyini öyrənmək və daha yaxşı başa düşmək üçün bu qabaqcıl tədqiqat strategiyalarından istifadə edən yeni proqrama təkan verəcək.”

Bu günə qədər elm adamlarının hüceyrələrin qlükoza kimi qida maddələrini necə emal etdiyi haqqında bildikləri şey toplu metabolomikadan əldə edilmişdir. Metabolomikadan istifadə edərək, tədqiqatçılar toxuma kimi bioloji nümunə daxilində kiçik molekulların bütün dəstini təhlil edə bilərlər, lakin bu, onların meydana gəldiyi xüsusi məkan və ya hüceyrəaltı kontekstlər nəzərə alınmadan aparılır.

Arrojo e Drigo, “Bu toplu strategiyalar tək hüceyrə səviyyəsində hüceyrə mübadiləsinin məkan xüsusiyyətlərini və ya bu aspektlərin hüceyrələrin və orqanellələrin onların içində yaşadıqları toxumanın mürəkkəbliyi daxilində yerləşməsi ilə necə əlaqəli olduğunu açıqlamır” dedi.

Sahənin anlayışındakı bu boşluq Vanderbilt, Vanderbilt Universitetinin Tibb Mərkəzi və UCSD-dən çoxşaxəli komandanı sabit izotop izləmə, çoxmiqyaslı mikroskopiya və süni intellektlə işləyən görüntü analizini birləşdirməyə və heyvan, toxuma, hüceyrə və orqaneller miqyasda qlükoza metabolitlərinin xəritəsini yaratmağa sövq etdi.

Onlar birlikdə qlükoza metabolitlərinin məkan təşkilini, bütöv heyvanların içindən qaraciyər hüceyrələrinin içinə və hətta fərdi mitoxondriyalara qədər müəyyən etdilər. Tədqiqatçılar canlı siçanlarda izotopik olaraq etiketlənmiş qlükoza infuziyalarından istifadə edərək, qlükozadan əldə edilən karbonların zamanla qlikogen, lipid damcıları və digər hüceyrə komponentlərinə necə daxil edildiyinin xəritəsini çəkdilər.

Bu tədqiqatın əsas kəşfləri arasında komanda lipid damcıları və glikogen sintezi arasında əvvəllər tanınmamış struktur və funksional qarşılıqlı əlaqəni aşkar etdi. Bundan əlavə, tədqiqatçılar mitoxondriya ilə endoplazmatik retikulum arasındakı təmasların – enerji istehsalında və qida maddələrinin qəbulunda iştirak edən iki əsas orqanoidin qan qlükoza səviyyələrindəki dəyişikliklərə cavab olaraq dinamik şəkildə necə dəyişdiyini xəritələşdirdi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Bu mitoxondriya-ER kontaktları hüceyrə daxilində metabolik reaksiyaları əlaqələndirən daha geniş orqanoid şəbəkəsinin bir hissəsini təşkil edir. Bu qarşılıqlı təsirlərin qrafikini tərtib etməklə, tədqiqat orqanoidlərin müxtəlif metabolik vəziyyətlərə uyğunlaşmaq üçün necə yenidən təşkil olunduğuna dair yeni anlayışlar təklif edir, qlükoza mübadiləsinin və hüceyrə enerji balansının əsas mexanizmlərinə işıq salır.

Arriqo bildirib ki, bu kəşf Vanderbiltin xarakterik fənlərarası mühiti və sabit izotop axtarışı, in vivo heyvan metabolizmi, kütləvi spektrometriya təsviri, süni intellekt və elektron modelləşdirmə üzrə mütəxəssisləri bir araya gətirən ittifaq olan NCMIR-in çoxmiqyaslı, çoxmodal görüntüləmə qabiliyyəti sayəsində mümkün olub. İrəliyə baxaraq, komanda hüceyrələr daxilində qida maddələrinin məkan təşkilinin metabolik sağlamlıq və xəstəliklərə necə kömək etdiyini başa düşməyə ümid edir.

Vanderbilt komandasına Arrojo e Drigo laboratoriyasından həmmüəlliflər Christopher Acree və Aliyah Habashy rəhbərlik edirdi və Vanderbilt Siçan Metabolik Fenotipləmə Mərkəzi, Kütləvi Spektrometriya Tədqiqat Mərkəzi, Hüceyrə və İnkişaf Biologiyası Departamenti və VUMC Cərrahiyyə Departamentinin alimlərindən ibarət idi. UCSD-də Milli Mikroskopiya və Görüntü Tədqiqatları Mərkəzində Mark Ellismanın qrupundan olan tədqiqatçılar əməkdaşlığı tamamladılar.

Daha çox məlumat: Aliyah Habashy et al, Sabit izotop izləmə və çoxölçülü mikroskopiya ilə aşkar edilən hepatosit qlükoza axınının məkan nümunələri, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60994-w

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

Vanderbilt Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir