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Sci Rep:阐明癌细胞行为异常的分子机制

2016年8月5日 讯 /生物谷BIOON/ --刊登在国际杂志Scientific Reports上的一项研究报告中,来自兰卡斯特大学的研究人员通过研究在癌症样的异常细胞中观察到了特殊的代谢开关,细胞能量代谢的改变或许是引发许多疾病的标志,而这往往会使细胞从健康状态转变成为异常的代谢状态。

癌细胞的代谢开关通常会通过有氧呼吸供能转变为糖酵解或燃烧葡萄糖来供能,研究者表示,这些都是在酵母细胞中所观察到的结果,当然我们会在实验室中对这种现象进行深入研究。对生物性振荡感兴趣的物理学家已经对来自酵母细胞的数据进行了深入的研究,同时研究者也利用数理方程对此进行了描述。这项研究中,研究者通过对酵母细胞中能量产生的动力学进行了研究,以此来检测其背后代谢振荡现象。

研究者Aneta Stefanovska教授说道,由于活细胞中的热力学开启状态,能量代谢的要求以及即时波动供给能力的不足往往会导致振荡动力学的时滞性改变;基于研究人员所提供的细胞代谢振荡的实验性数据,他们发现,细胞代谢状态的改变往往可以通过振荡器抵制外部干扰能力的改变所引发的。

研究者认为他们关于细胞动态系统如何维持稳定的理论(甚至是在细胞处于持续干扰的状况下)或许可以被直接应用于研究细胞能量的代谢机制。当然本文研究可以被用来鉴别细胞代谢状态的过渡,比如在癌细胞中观察到的代谢开关等。最后Gemma Lancaster博士表示,重点关注细胞代谢状态的过渡改变或可帮助后期开发出新型的治疗策略。(生物谷Bioon.com)

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Modelling chronotaxicity of cellular energy metabolism to facilitate the identification of altered metabolic states

Gemma Lancaster, Yevhen F. Suprunenko, Kirsten Jenkins & Aneta Stefanovska


Altered cellular energy metabolism is a hallmark of many diseases, one notable example being cancer. Here, we focus on the identification of the transition from healthy to abnormal metabolic states. To do this, we study the dynamics of energy production in a cell. Due to the thermodynamic openness of a living cell, the inability to instantaneously match fluctuating supply and demand in energy metabolism results in nonautonomous time-varying oscillatory dynamics. However, such oscillatory dynamics is often neglected and treated as stochastic. Based on experimental evidence of metabolic oscillations, we show that changes in metabolic state can be described robustly by alterations in the chronotaxicity of the corresponding metabolic oscillations, i.e. the ability of an oscillator to resist external perturbations. We also present a method for the identification of chronotaxicity, applicable to general oscillatory signals and, importantly, apply this to real experimental data. Evidence of chronotaxicity was found in glycolytic oscillations in real yeast cells, verifying that chronotaxicity could be used to study transitions between metabolic states.