†dv(dv2121@cumc.columbia.edu)摘要微生物物种的对应关系在其代谢特性,基因组组成和生态分布方面具有显着的多样性。系统生物学的一个核心挑战是了解细菌的基因组,代谢和表型特性之间的关系。但是,目前尚不清楚代谢网络的结构如何定义并反映了整个生命树中各种细菌物种的生活方式。通过分析细菌的数千种基因组规模的代谢模型,我们发现了它们在约800个代谢反应或约2000蛋白质编码基因上在独立碳源上生长的渗透样过渡。观察到的过渡的特征是代谢网络功能连通性的显着变化主要与中央碳代谢和TCA循环的完成有关。引人注目的是,细菌的实验观察到的表型特性在过渡下和之上也表现出两种明显不同的状态。物种在过渡时代以下具有代谢网络大小的物种通常是强制性共生体,并且需要复杂的最小培养基才能生长。相比之下,网络高于过渡的物种主要是自由生活的通才。观察到的渗透转变也反映在多种其他基因组特性中,例如,调节基因的比例大大降低了过渡到过渡的低于过渡的新代谢表型的较高的可变性。此外,我们发现来自公正的环境宏基因组测序的细菌基因组大小的分布也反映了与观察到的过渡相对应的基因组簇。总体而言,我们的工作确定了微生物代谢和生活方式的两个质量不同的制度,其特征在于其代谢网络的不同结构和功能特性。
人类免疫缺陷病毒(HIV)感染显着影响铁代谢,这是细胞功能和全身健康的关键方面。ceruloplasmin是一种含铜的铁氧化酶,通过氧化铁铁(Fe^2+)氧化为铁(Fe^3+),在维持铁稳态方面起着关键作用,从而促进了通过转铁蛋白的运输。HIV中铁代谢的失调是由慢性炎症,肝素水平升高和细胞因子谱改变的介导的,导致铁固次和贫血。本综述探讨了在艾滋病毒的背景下,Ceruloplasmin和铁代谢之间的复杂相互作用,强调了它们对疾病进展和治疗干预的影响。在HIV感染的个体中,慢性炎症升高了促炎细胞因子(如IL-6和TNF-α),进而增加肝素的产生。升高的肝素水平抑制肠道吸收并促进巨噬细胞中的铁保留,破坏了正常铁的代谢。作为急性期反应物,Ceruloplasmin在炎症过程中被上调,进一步使铁动员和储存复杂化。由此产生的失衡导致贫血,这是HIV中常见的并发症,加剧了疾病的发病率。此外,与HIV和Ceruloplasmin功能障碍相关的氧化应激会损害红细胞,从而降低其寿命并损害红细胞生成。抗逆转录病毒疗法(ART)已彻底改变了HIV治疗,从而显着改善了患者的预后。了解这些影响对于优化ART方案和管理与HIV相关的代谢障碍至关重要。然而,ART还会影响铁代谢和Ceruloplasmin水平,通常会诱导氧化应激并改变炎症反应。潜在的治疗策略包括抗炎治疗,抗氧化剂
核苷酸的细胞池(ATP以外)很小,大约1%或以下是合成细胞DNA所需的量。细胞必须在核酸合成过程中继续合成核苷酸,在某些情况下,核苷酸合成可能会限制DNA复制和转录的速率。由于这些过程在分裂细胞中的重要性,抑制核苷酸合成的药物在医学中变得尤为重要。
关于大小,形态,生理和行为之间整合和扩展关系的问题在进化生物学中至关重要。通常通过分析功能专业的大脑室之间的脑脑大小和结构的演变及其与行为的关联。跨不同进化枝的研究尚未确定脑大小如何响应环境,社会和认知要求。对多个组织的代谢和神经结构缩放的研究可以提高我们对大脑和行为进化的理解。然而,大脑进化的分析受到缺乏有关脑代谢的数据及其与大脑和体型以及行为的关系的限制。使用蚂蚁作为eusocial昆虫的示例,我们提出了包括新陈代谢,大脑大小和神经结构的大脑进化分析,以了解这些特征如何与身体大小相关并与社会行为相关。
氢(H 2)是微生物代谢中最常见和使用的电子供体之一。对于居住在地下环境中的微生物尤其如此,因为H 2浓度可能会高于H 2通过一种或多种非生物和生物生物过程,例如蛇纹凝集,放射分解,破坏和微生物发酵。对地质探索和开发地质(即白色和橙色)H 2作为一种干净的低碳燃料的兴趣激增,因此需要评估微生物对其频道的影响以及从地下系统中的潜在恢复。现在,高吞吐量宏基因组测序方法广泛应用于岩石托管生态系统中,现在可以轻松地识别微生物,这些微生物具有对H 2代谢的潜力,并可以使用单独的天然样本中的比较基因组数据来代谢H 2与H H 2氧化模式与可用的氧化剂进行了可用的氧化剂。结合了岩石托管生态系统中净微生物H 2消耗率的最新报道,此类信息提供了有关微生物影响H 2从地质系统中恢复的经济学的潜力的新观点。从这个角度来看,微生物用来可逆地氧化H 2来促进其能量代谢的不同类别的酶,并讨论了它们在几个岩石托管生态系统中的分布。最后,讨论了计划在地质H 2采矿环境中指导未来微生物研究的途径。还提出了岩石宿主生态系统中净微生物H 2氧化活性的汇编,以使估计在采矿活动中自然或刺激的地质储层中的潜在h 2损失,并从Samail Ophiolite提供的示例中指出,> 90%的地质H 2产生的> 90%的地质H 2可能会丢失到微生物消费中。
从氧化磷酸化(OXPHOS)到糖酵解的代谢转移(称为Warburg效应)是许多癌症的特征。它使癌细胞在低氧肿瘤微环境中具有生存优势,并保护它们免受氧化损伤和凋亡的细胞毒性作用。这种代谢转移的主要调节剂是丙酮酸脱氢酶复合物和丙酮酸脱氢酶激酶激酶(PDK)同工型1-4。已知PDK在几种癌症中过表达,并且与不良的预后和耐药性有关。虽然PDK1 - 3的表达是组织特定的,但PDK4表达取决于整个生物体的能量状态。与其他PDK同工型相比,不仅是致癌性,而且还报道了PDK4的肿瘤抑制功能。在肿瘤中拟合高的肿瘤和高脂肪酸合成,PDK4可以具有保护作用。前列腺癌是男性最常见的癌症的情况,使PDK4成为有趣的治疗靶点。大多数工作都集中在具有高糖酵解活性的肿瘤中的PDK上,但很少研究PDK4具有保护性并且非常需要的情况。
肿瘤细胞重新编程营养的获取和代谢路径,以满足其能量,生物合成和氧化还原需求。同样,免疫细胞中的代谢过程支持宿主免疫对癌症的免疫力,并确定白细胞的分化和命运。因此,据报道,肿瘤微环境中免疫细胞中的代谢失控和失衡会驱动免疫逃避并损害治疗结果。有趣的是,新兴的证据表明,抗肿瘤免疫性可以调节肿瘤异质性,侵略性和代谢重编程,这表明免疫监视可以指导多个维度的癌症进展。本综述总结了我们目前对肿瘤中代谢串扰如何影响肿瘤细胞的免疫原性并促进癌症进展的理解。此外,我们解释了代谢级联反应中的缺陷如何有助于对癌症产生功能失调的免疫反应,并讨论免疫监视对这些缺陷作为反馈机制的贡献。最后,我们重点介绍了针对癌症细胞代谢的新临床试验和新的治疗策略。
琥珀酸酯传统上被视为三羧酸(TCA)周期的中间体,已成为炎症的关键介体。TCA周期内的破坏导致琥珀酸酯在线粒体基质中的积累。这种多余的琥珀酸酯随后扩散到细胞质中,并释放到细胞外空间中。升高的胞质琥珀酸盐水平通过抑制丙酰羟基酶稳定缺氧诱导因子1 A,从而增强了炎症反应。值得注意的是,琥珀酸酯还通过在免疫细胞上吸收琥珀酸酯受体1来细胞外作为信号分子,从而调节其促炎或抗炎性活性。琥珀酸水平的改变与各种炎症性疾病有关,包括类风湿关节炎,炎症性肠病,肥胖和动脉粥样硬化。这些关联主要是由于夸张的免疫细胞反应。鉴于其在炎症中的核心作用,靶向琥珀酸盐途径为这些疾病提供了有希望的治疗途径。本文对琥珀酸盐参与炎症过程进行了广泛的评论,并突出了未来研究和治疗可能性发展的潜在目标。
摘要 作为基因组的守护者,p53 因其在人类中的肿瘤抑制功能而闻名,它通过转录和非转录活动控制癌症中的细胞增殖、衰老、DNA 修复和细胞死亡。p53 是人类癌症中最常见的突变基因,但其突变或耗竭如何导致肿瘤发生仍不清楚。最近,越来越多的证据表明 p53 在调节细胞代谢以及代谢适应营养饥饿方面起着至关重要的作用。相反,突变的 p53 蛋白,特别是那些含有错义突变的蛋白,与野生型 p53 相比具有完全不同的功能。在这篇综述中,我们简要总结了关于 p53 介导癌症合成代谢和分解代谢的已知信息,并特别讨论了描述代谢物如何调节 p53 功能的最新发现。为了说明 p53 在代谢中功能的多变性和复杂性,我们还将回顾野生型和突变型 p53 对代谢的差异调节。
摘要:癌症是继心血管疾病之后全球第二大死亡原因。分子和生物化学技术的发展扩大了人们对癌细胞特定代谢途径变化的认识。有氧糖酵解增加、补充反应促进,尤其是细胞对谷氨酰胺和脂肪酸代谢的依赖已成为研究课题。尽管有许多癌症治疗策略,但由于癌细胞对目前使用的治疗方法产生了耐药性,许多肿瘤患者无法完全治愈。现在,开发高效且副作用少的新治疗策略已成为当务之急。在这篇综述中,我们介绍了目前对糖酵解、克雷布斯循环和戊糖磷酸途径不同步骤中涉及的酶的了解,以及可能的靶向疗法。这篇综述还重点介绍了癌细胞和正常细胞在代谢表型方面的差异。对癌细胞代谢的认识在不断发展,需要进一步研究以开发新的抗癌治疗策略。