Метаболічне регулювання - огляд тем ScienceDirect

Метаболічна регуляція - це термін, що використовується для опису процесу регулювання метаболічних шляхів (як анаболічного/біосинтетичного, так і катаболічного/деградаційного шляхів) у ссавців.

Пов’язані терміни:

  • Глюкоза
  • Цукровий діабет
  • Обмін речовин
  • Фермент
  • Білок
  • Інсулін
  • Ожиріння
  • Інсулінозалежний цукровий діабет

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Інженерні основи біотехнології

Анотація

Розуміння метаболічного контролю є важливим аспектом маніпулювання метаболічними шляхами. Було добре задокументовано, що просте усунення конкуруючих шляхів та регулятивні ефекти призводять до обмеженого успіху. Найчастіше такі модифікації не призводять до змін або ефекту, який є менш корисним, ніж передбачалося. Контрольний аналіз забезпечує кількісний аналіз системи, що дозволяє нам краще зрозуміти, як системи реагують на різні збурення. Отже, знання реакції систем на збурення дозволяє нам націлити конкретні елементи на модифікацію, щоб отримати бажану реакцію. Ця стаття буде зосереджена на різних підходах, розроблених для метаболічного контролю, а також експериментальних підходах, розроблених для отримання даних для обчислювального аналізу. При повному розумінні динаміки метаболічного контролю можна досягти успішної маніпуляції метаболічним потоком і концентраціями метаболітів.

Молекулярно-клітинна біологія

Вступ

Мета цієї статті - подати короткий зміст усталених принципів метаболічної регуляції в клітинах і тканинах тварин. Замість вичерпного опису того, що відомо про регуляцію певного ферменту чи метаболічного шляху, ми обговорюємо метаболічну регуляцію в контексті фізіологічних станів, які будуть цікаві більшості читачів. У своєму досвіді дослідників у цій галузі, а також викладачів медичної біохімії ми виявили, що чудові шляхи, за допомогою яких печінка здатна переходити з органу, який синтезує паливо для зберігання у ситому стані, на орган, який забезпечує паливо для решта тіла - це хороший спосіб зрозуміти різні механізми, за допомогою яких регулюються метаболічні шляхи (Малюнок 1).

регулювання

Фігура 1 . Шляхи, що беруть участь в метаболізмі глюкози в печінці під час годування та голодування. Основні шляхи, зображені тут, - це гліколіз, синтез і деградація глікогену, цикл трикарбонових кислот, ліпогенез та глюконеогенез. Ці шляхи скорочені, щоб виділити ключові регуляторні ферменти. Ключові ферменти та транспортер у біосинтетичних шляхах печінки під час годування зображені зеленим кольором, а ключові ферменти в шляхах розкладання, що діють натщесерце, мають червоний колір. Використовувані абревіатури ферментів: HK, гексокіназа; ГК, глюкокіназа; GLUT2, транспортер глюкози 2; Gly syn, глікогенсинтаза; Глі фос, глікоген фосфорилаза; PFK-1, фосфофруктокіназа-1; PFK-2, фосфофруктокіназа-2; F-1,6-бісПаза, фруктоза-1,6-бісфосфатаза; ПК, піруваткіназа; PDC, піруватдегідрогеназний комплекс; ПК, піруват-карбоксилаза; ACL, АТФ-цитратна ліаза; ACC, ацетил-КоА карбоксилаза; FAS, синтаза жирних кислот. Абревіатури, що використовуються для проміжних продуктів, зазвичай використовуються в метаболічних шляхах.

Метаболічне регулювання глобальними регуляторами у відповідь на культурне середовище

Анотація:

Основні механізми метаболічної регуляції пояснюються з точки зору регуляції катаболітів, регуляції азоту та фосфатів, а також впливу кислотного рН, теплового шоку та поживного голодування на метаболічні регуляції. Увагу зосереджено на впливах глобальних регуляторів (факторів транскрипції із сигма-факторами), таких як cAMP-Crp, Cra, Mlc, RpoN, ArcA/B, Fnr, SoxR/S, PhoR/B, RpoH та RpoS на метаболізм. Також пояснюються ефекти вибивання таких генів, як cra, crp, mlc, arcA/B, phoR/B, soxR/S та rpoS, на метаболічну регуляцію.

Молекулярна біологія Арестінів

1 Короткий вступ до метаболічного регулювання

Метаболічна регуляція - це фізіологічний механізм, за допомогою якого організм приймає поживні речовини та доставляє енергію за необхідності. Метаболічна регуляція працює в кінцевому підсумку на молекулярному рівні, головним чином, шляхом модуляції ферментної діяльності, яка функціонує разом як цілісна система, щоб відчути баланс енергії, що надходить, і необхідної енергії. Різні органи в організмі мають свої характерні закономірності метаболізму відповідно до своїх функцій в організмі. Таким чином, критично важливо, щоб метаболічні шляхи взаємодіяли в динамічному сенсі у всьому організмі. Крім того, ендокринна та нервова системи повинні точно координувати свою діяльність, щоб контролювати потік енергії в організмі.

Значна частина регуляції обміну речовин регулюється гормонами, які доставляються через кров і діють через специфічні клітинні рецептори. Як рецептори клітинної поверхні (які зазвичай зв'язують пептидні гормони), так і ядерні рецептори (які зв'язують гормони щитовидної залози, стероїдні гормони та інші мембранно-проникні ліганди) відіграють вирішальну роль у метаболічній регуляції. Гормони, що діють через рецептори клітинної поверхні, беруть участь у швидких метаболічних корекціях. Ці рецептори сигналізують через малу молекулу циклічного аденозин 3,5-монофосфату (циклічний АМФ або цАМФ) та мембранний ліпід фосфатидилінозитол (3,4,5) трисфосфат. Після цього діяльність метаболічних ферментів, що перебувають у потоці, регулюється ковалентною модифікацією, особливо фосфорилюванням та дефосфорилюванням, та/або транслокацією ферментів усередині клітини. Активація ядерних рецепторів їх лігандами, навпаки, безпосередньо контролює транскрипцію метаболічних генів і призводить до тривалої метаболічної регуляції.

Дослідження, проведені з декількома різними сімействами рецепторів, показали, що β-арсетини визначають специфічність, просторовість і тимчасовість клітинних сигналів, а також внутрішньоклітинний рух рецепторів та інших сигнальних комплексів. 1–4 Зв’язування β-арестинів з пов’язаними з лігандом рецепторами, пов’язаними з білками G (GPCR), фізично від’єднує G білок від рецептора і ефективно припиняє опосередковану білком G сигналізацію. Приєднуючись до активованого лігандом рецептора, β-арсетини також ініціюють передачу сигналу GPCR незалежно від білка G. Крім того, β-арсетини знімають різноманітні сигнальні комплекси, тим самим пов'язуючи активовані рецептори з різними наборами допоміжних та ефекторних білків. Враховуючи складну метаболічну регуляторну мережу, що складається з різноманітних гормонів та їх специфічних рецепторів, не слід дивуватись тому, що належне функціонування β-арсетинів є необхідним для метаболічної функції організму. У цій главі узагальнено функцію β-арестинів у метаболічній регуляції, а також обговорюється їх зв'язок із метаболічними синдромами, включаючи інсулінорезистентність, діабет 2 типу та ожиріння.

Основний обмін речовин

1.14 Регуляція обміну речовин і марний цикл

Метаболічна регуляція клітини забезпечує ріст клітин шляхом оптимізації генерації АТФ (катаболізм) та синтезу клітин (анаболізм) під час фази росту клітини. Більше того, клітина регулює обмін речовин, щоб впоратися з різними видами стресів, спричинених змінами в середовищі культури, і, отже, непросто зрозуміти весь механізм метаболічної регуляції. Метаболічна регуляція відбувається як на рівні гена, так і на рівні ферментів, де регуляція рівня ферментів зазвичай здійснюється за допомогою алостеричної регуляції, яка досягається зміною тривимірної структури шляхом зв’язування конкретних метаболітів тощо. Наприклад, G6PDH та 6PGDH інгібуються NADPH, тоді як Pfk інгібується PEP. PDH також інгібується NADH, ATP, AcCoA тощо. Розглянемо регуляцію Pfk і Fbp на шляху EMP, де Pfk каталізує наступну реакцію: