Учёные создали детальную карту метаболизма глюкозы в клетках

3D-электронная томография показывает частицы гликогена (фиолетовые), сгруппированные на поверхности липидных капель (жёлтые), тесно связанные с мембранами эндоплазматического ретикулума (синие) и митохондриями (красные), демонстрируя пространственно скоординированную сеть органелл в гепатоцитах мыши. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60994-w

Впервые в истории учёные из Университета Вандербильта и Калифорнийского университета в Сан-Диего создали высокодетализированную «метаболическую карту», показывающую, как клетки обрабатывают глюкозу. Исследование раскрыло скрытый мир, где органеллы и молекулярные комплексы взаимодействуют в ответ на приток питательных веществ.

Эта работа, опубликованная в журнале Nature Communications, переопределила подход к визуализации метаболизма глюкозы на уровне отдельных клеток. Исследование не только предлагает новый метод, но и даёт представление об организационной и молекулярной структуре, которая поможет изучать нарушения метаболических процессов при диабете, ожирении, раке, а также при старении и нейродегенеративных заболеваниях.

«Это новая область — мы находимся на переднем крае интеграции различных методов микроскопии для отслеживания судьбы атомов глюкозы, от целых организмов до органелл, и демонстрации связанной с этими процессами субклеточной архитектуры», — сказал Рафаэль Арройо э Дриго, доцент молекулярной физиологии и биофизики, ведущий автор исследования.

До сих пор знания о том, как клетки перерабатывают глюкозу, основывались на массовой метаболомике. Этот метод анализирует набор малых молекул в биологическом образце, но без учёта их пространственного расположения внутри клетки.

Междисциплинарная команда объединила стабильные изотопные метки, многоуровневую микроскопию и анализ изображений с помощью ИИ, чтобы создать карту метаболитов глюкозы на уровне организма, тканей, клеток и органелл.

Среди ключевых открытий — ранее неизвестное взаимодействие между липидными каплями и синтезом гликогена, а также динамические изменения контактов между митохондриями и эндоплазматическим ретикулумом в ответ на колебания уровня глюкозы в крови.

Исследователи надеются, что их работа поможет понять, как пространственная организация питательных веществ в клетках влияет на метаболическое здоровье и развитие заболеваний.

Дополнительная информация: Aliyah Habashy et al, Spatial patterns of hepatocyte glucose flux revealed by stable isotope tracing and multi-scale microscopy, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-60994-w