重大发现!线虫中揭示代谢基因调控新网络与 “补偿 - 抑制” 模型,或解锁人类代谢重编程密码

【字体: 时间:2025年02月27日 来源:Nature 50

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  为解决缺乏动物代谢扰动下代谢重编程系统研究的问题,研究人员用 WPS 研究线虫约 900 个代谢基因,得出 mGRN 及 CR 模型。该研究揭示代谢调控机制,且 CR 模型或可解释人类细胞代谢重编程,值得一读。

  

摘要


新陈代谢的调控对任何生物体都至关重要,可通过转录激活或抑制代谢基因来实现<a href="#ref-CR1" id="ref-link-section-d18481641e411">1</a>,<a href="#ref-CR2" id="ref-link-section-d18481641e411_1">2</a>,<a href="/articles/s41586-025-08636-5#ref-CR3" id="ref-link-section-d18481641e414">3</a>。尽管已有许多转录代谢重编程的实例报道<a href="/articles/s41586-025-08636-5#ref-CR4" id="ref-link-section-d18481641e418">4</a>,但在任何动物中,都缺乏关于新陈代谢如何响应代谢扰动进行重编程的系统层面研究。在此,第一作者单位的研究人员应用线虫扰动测序技术(Worm Perturb-Seq,WPS)—— 一种将全动物 RNA 干扰和 RNA 测序相结合的高通量方法<a href="/articles/s41586-025-08636-5#ref-CR5" id="ref-link-section-d18481641e422">5</a>,对线虫(Caenorhabditis elegans)中约 900 个代谢基因进行研究。研究人员推导出一个代谢基因调控网络(mGRN),在该网络中,385 种扰动通过超过 110,000 种相互作用与 9,414 个基因相连。mGRN 具有高度模块化的结构,其中 22 个扰动簇与 44 个基因表达程序相关联。mGRN 揭示了从简单反应和途径补偿到重新路由以及更复杂的网络协调等不同的转录重编程模式。通过代谢网络建模,研究人员确定了一种转录重编程的设计原则,将其命名为补偿 - 抑制(CR)模型。CR 模型解释了代谢基因中的大多数转录反应,并揭示了与能量和生物量相关的五个核心代谢功能中的高水平补偿和抑制。研究人员提供的初步证据表明,CR 模型也可能解释人类细胞中的转录代谢重编程。

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