研究人员揭示了肥胖小鼠在适应饥饿时代谢中的时间性中断，尽管分子网络中没有显著的结构性破坏。这一突破性发现之所以重要，是因为在生物学中包括时间维度的研究通常非常繁琐，且从大数据中提取系统性见解一直很困难。因此，这项研究为进一步研究更一般的代谢过程铺平了道路，例如食物摄入和疾病进展。
由东京大学的守田圭悟和黑田慎也领导的研究团队揭示了肥胖小鼠在适应饥饿时代谢中的时间性中断，尽管分子网络中没有显著的结构性破坏。这一突破性发现之所以重要，是因为在生物学中包括时间维度的研究通常非常繁琐，且从大数据中提取系统性见解一直很困难。因此，这项研究为进一步研究更一般的代谢过程铺平了道路，例如食物摄入和疾病进展。研究结果发表在期刊《科学信号》上。
生物体需要不断地从“食物”中提取能量并在体内分配，以维持生命，即保持其新陈代谢运行，以使其身体处于称为“内稳态”的最佳范围。饥饿是对这一系统的最严重干扰之一。在适应饥饿时，作为代谢核心的肝脏不仅协调分子何时需要采取行动，还协调哪些分子需要采取行动。
“细胞内的分子形成一个大型网络，”首席研究员黑田说，“包含少量调节许多代谢反应的枢纽分子。然而，由于缺乏全面的时间序列数据，在饥饿期间对肝脏分子在时间上的协调进行系统理解一直很难。”
研究人员试图通过比较健康小鼠和肥胖小鼠的肝脏来填补这一空白。他们的测量显示，健康和肥胖肝细胞的枢纽分子之间存在明显差异。前者包含与能量相关的分子ATP和AMP，而后者则不包含。枢纽分子之间如此明显的差异可能会导致分子网络在结构上的破坏。然而，研究人员并没有发现这种破坏，因此他们调查了时间维度。
“我们全面测量了各种分子的时间过程，”黑田说，“发现健康肝脏中的枢纽分子对饥饿的反应比其他分子更迅速。这表明在饥饿期间健康肝脏中的分子网络具有良好的时间秩序。另一方面，这种协调在肥胖小鼠的肝脏中消失了。”
换句话说，尽管在饥饿期间分子网络的结构保持稳健，但它在时间上变得对肥胖脆弱。导致这一发现的方法结合了细胞内分子网络的结构和时间分析，可以应用于其他研究，这些研究包括来自多个“组”的数据集，如基因组或微生物组，开启了进一步研究的方向。黑田描述了他们的下一个项目。
“我们的方法成功地描述了对饥饿的适应的全球景观，这是一种复杂的生物现象。我们希望将我们在饥饿期间的代谢网络的见解推广到食物摄入或疾病进展期间的代谢网络。”
