Изменение клеточного энергетического метаболизма является признаком многих заболеваний, поскольку клетки меняют свой метаболический статус со здорового на аномальное.Известно, что раковые клетки переключаются с обеспечения энергией посредством аэробного дыхания на выработку энергии за счет гликолиза или сжигания сахара.Это также наблюдается в дрожжевых клетках, что позволяет ученым изучать это явление в лаборатории.
Данные о дрожжевых клетках изучались физиками, интересующимися биологическими колебаниями, которые они могут описать с помощью математических уравнений.Их исследование в Nature Scientific Reports рассматривает динамику производства энергии в дрожжевых клетках, чтобы изучить метаболические колебания, стоящие за этим сдвигом.В команду входили профессор Анета Стефановска и доктор Джемма Ланкастер из Ланкастера, доктор Евгений Супруненко из Ливерпульского университета и Кирстен Дженкинс из Королевского колледжа Лондона.Профессор Анета Стефановска сказала: «Из-за термодинамической открытости живой клетки неспособность мгновенно согласовать колебания спроса и предложения в энергетическом обмене приводит к неавтономной колебательной динамике, изменяющейся во времени.
Основываясь на экспериментальных доказательствах метаболических колебаний, предоставленных группой из Гетеборга, Швеция, во главе с доктором Маттиасом Гоксором, они показывают, что изменения в метаболическом состоянии можно надежно описать изменениями в способности осциллятора сопротивляться внешним возмущениям.«Я рад, что наша недавняя теория о том, как динамические системы могут поддерживать стабильность даже при непрерывных возмущениях, оказалась непосредственно применимой в этом очень важном контексте энергетического метаболизма клеток».Исследователи предполагают, что это можно использовать для идентификации переходов между метаболическими состояниями в клетке, например, метаболического переключения, наблюдаемого в раковых клетках.
Доктор Джемма Ланкастер сказала: «Сосредоточение внимания на переходах между метаболическими состояниями может облегчить разработку новых терапевтических стратегий».