مطالعه نشان می دهد که گلیکولیز هوازی برای رشد چشم در پستانداران ضروری است

بر اساس مطالعه جدیدی که در Northwestern Medicine منتشر شده است، گلیکولیز هوازی، فرآیندی که در آن سلول ها گلوکز را به لاکتات تبدیل می کنند، برای رشد چشم در پستانداران کلیدی است. ارتباطات طبیعت.

در حالی که به خوبی شناخته شده است که سلول های شبکیه از لاکتات در طول تمایز سلولی استفاده می کنند، نقش دقیقی که این فرآیند در رشد اولیه چشم ایفا می کند قبلاً شناخته نشده بود.

طبق گفته گیلرمو الیور، دکترای دکتر، توماس دی. اسپیس، پروفسور متابولیسم لنفاوی، مدیر مرکز تحقیقات قلب و عروق و کلیوی فاینبرگ برای زیست شناسی عروقی و تکاملی، و نویسنده ارشد، این یافته ها به درک این رشته از مسیرهای متابولیک زیربنایی رشد اندام کمک می کند. از مطالعه

اولیور گفت: “برای مدت طولانی، آزمایشگاه من به زیست شناسی رشد علاقه مند بوده است. به ویژه، برای مشخص کردن مراحل مولکولی و سلولی تنظیم کننده مورفوژنز اولیه چشم.” برای ما سوال این بود: این اندام های حسی قابل توجه و حیاتی که در صورت خود داریم چگونه شروع به شکل گیری می کنند؟

نوزومو تاکاتا، دکترای فوق دکترا در آزمایشگاه الیور و اولین نویسنده مقاله، در ابتدا با توسعه ارگانوئیدهای چشم مشتق از سلول های بنیادی جنینی، که بافت های اندام مانندی هستند که در ظرف پتری مهندسی شده اند، به این سوال پرداخت. به طرز جالبی، او مشاهده کرد که اجداد اولیه چشم موش فعالیت گلیکولیتیک و تولید لاکتات را افزایش می دهند. بر اساس این مطالعه، پس از معرفی یک مهارکننده گلیکولیز به ارگانوئیدهای کشت شده، رشد طبیعی وزیکول بینایی متوقف شد، اما افزودن لاکتات مجدد به ارگانوئیدها اجازه داد تا مورفوژنز یا رشد طبیعی چشم را از سر بگیرند.

تاکاتا و همکارانش سپس آن ارگانوئیدها را با استفاده از رونوشت ژنوم و تجزیه و تحلیل اپی ژنتیکی با استفاده از توالی یابی RNA و تراشه با گروه کنترل مقایسه کردند. آنها دریافتند که مهار گلیکولیز و افزودن لاکتات به ارگانوئیدها بیان برخی از ژن های حیاتی و تکاملی حفاظت شده مورد نیاز برای رشد اولیه چشم را تنظیم می کند.

برای تایید این یافته ها، تاکاتا Glut1 و Ldha را حذف کرد، ژن هایی که برای تنظیم انتقال گلوکز و تولید لاکتات از شبکیه در حال رشد در جنین موش شناخته شده بودند. طبق این مطالعه، حذف این ژن ها انتقال طبیعی گلوکز را به طور خاص در ناحیه تشکیل دهنده چشم متوقف کرد.

تاکاتا گفت: «آنچه ما پیدا کردیم نقش مستقل از ATP در مسیر گلیکولیتیک بود. لاکتات، که یک متابولیت است که قبلاً به عنوان یک محصول زائد شناخته می‌شد، واقعاً کار جالبی در مورفوژنز چشم انجام می‌دهد. این واقعاً به ما می‌گوید که این متابولیت یک بازیکن کلیدی در مورفوژنز اندام‌ها و به‌ویژه مورفوژنز چشم است. پیامدهای گسترده تر، زیرا احتمالاً در سایر اندام ها و شاید در بازسازی و بیماری نیز مورد نیاز است.”

پس از این کشف، تاکاتا گفت که قصد دارد به استفاده از ابزارهای سنتی و نوظهور زیست شناسی تکاملی مانند ژنتیک موش و ارگانوئیدهای مشتق از سلول های بنیادی برای مطالعه نقش مسیر گلیکولیتیک و متابولیسم در رشد سایر اندام ها ادامه دهد.

به گفته اولیور، یافته‌ها همچنین می‌تواند برای درک بهتر تأثیر مستقیم متابولیت‌ها در تنظیم بیان ژن در طول بازسازی اندام و توسعه تومور مفید باشد.

اولیور گفت: “هر دو بازسازی و تومور زایی شامل مسیرهای رشدی است که در برخی مواقع خراب می شوند یا باید دوباره فعال شوند.” “برای بسیاری از فرآیندهای رشدی، شما به مقررات رونویسی بسیار دقیق نیاز دارید. یک ژن در زمان‌های خاصی روشن یا خاموش می‌شود، و زمانی که اشتباه می‌کند، می‌تواند منجر به نقص‌های رشدی یا رشد تومور شود. اکنون که می‌دانیم متابولیت‌های خاصی وجود دارند که مسئول آن هستند. تنظیم ژن طبیعی یا غیرطبیعی، این می تواند تفکر ما را در مورد رویکردهای درمان های درمانی گسترش دهد.” سایر نویسندگان دانشکده فاینبرگ عبارتند از: علی شیلاتی فرد، دکترا، پروفسور رابرت فرانسیس فورشگات و رئیس بیوشیمی و ژنتیک مولکولی و مدیر مؤسسه اپی ژنتیک سیمپسون کوئری، الکساندر میشارین، دکترای دکترا، دانشیار پزشکی در بخش ریوی. و Critical Care، Jason M. Miska، PhD، استادیار جراحی مغز و اعصاب و Navdeep Chandel، PhD، David W. Cugell، MD، استاد پزشکی در بخش مراقبت های ریوی و حیاتی و بیوشیمی و ژنتیک مولکولی.

این مطالعه توسط جایزه توالی نسل بعدی Illumina پشتیبانی شد.