Att förstå hur organismer anpassar sig till förändringar i tillgängliga energikällor i sin miljö är viktigt för att förstå grundläggande aspekter av energimetabolism. I en ny studie, publicerad i den vetenskapliga tidskriften Microbial Cell, har forskare vid Chalmers tekniska högskola studerat hur jästceller reagerar på förändringar i mängden glukos i sin miljö. Forskargruppen, ledd av Dr. Marija Cvjiovic och med bidrag från Fluicells Technical Product Development Lead Dr. Niek Welkenhuysen, använder encellsmetodik för att visa den viktiga roll som subcellulär lokalisering av proteinkinaser spelar i hur celler svarar på förändringar i sin närmiljö och att enbart studera proteinaktivering och inaktivering inte räcker för att förstå hur celler reglerar sin energimetabolism.
I sin studie undersökte forskarna specifikt proteinkinaser i familjen SNF1/AMPK, en mycket konserverad klass av protein som reglerar energihomeostas i eukaryota celler, inklusive däggdjur, växter och svampar. I jästen Saccharomyces cerevisiae är en av rollerna för Snf1 att rikta cellens metabolism mot andra kolkällor när hexosocker som glukos inte är tillgängliga.
Det finns flera sätt på vilka Snf1 reglerar glukosmetabolism och ett, enligt författarna, mindre väl studerat är den roll Snf1-lokaliseringen spelar i glukossuppression. För att bestämma kopplingen mellan tillgänglighet av kolkälla och Snf1-lokalisering mätte forskarna mängden Snf1 närvarande i kärnan för celler odlade med och utan tillgång till glukos. Deras resultat visade att den relativa nukleära lokaliseringen är kopplad till typen av kolkälla med liten inverkan från förändringar i glukoskoncentration, vilket indikerar att lokaliseringseffekten är känslig för även låga nivåer av glukos.
För att studera cellernas svar på förändringar i miljön använde forskarna sedan BioPen för att snabbt ändra kolkällmiljön runt cellerna från etanol till antingen glukos, fruktos eller mannos. Kolkällans uppväxling från etanol till hexossocker resulterade i en defosforylering av Snf1, med störst effekt för glukos. Defosforyleringen av Snf1 korrelerades också med och ökningen av kärnlokaliseringen av Mig1, ett regulatoriskt protein som förmedlar undertryckandet av gener som krävs för användning av alternativa kolkällor, vilket signalerar ett metaboliskt skifte till glukos och andra fermenterbara sockerarter.
Vi är mycket glada över att Dr. Cvjiovic och medarbetare har valt att använda BioPen i sin forskning och vi ser fram emot att få ytterligare insikter om cellmetabolism från dem i framtiden.
Artikeln Exploring carbon source related localization and phosphorylation in the Snf1/Mig1 network using population and single cell-based approaches är tillgänglig via Microbial Cell: https://microbialcell.com/researcharticles/2024a-braam-microbial-cell/