metabolisenintegroinnin

Metabolisen integroinnin (metabolisenintegroinnin) on käsite, jolla tarkoitetaan solujen ja organismeiden aineenvaihdunnan reittien koordinoitua ja kokonaisvaltaista säätelemistä. Tavoitteena on ylläpitää energian, redoksin ja esiasteiden tasapainoa sekä mahdollistaa biomassan synteesi.

Keskeinen idea on, ettei yksittäisiä metaboliareittejä käsitellä erillisinä, vaan ne muodostavat toiminnallisen verkoston. Fluxit kulkevat ainoastaan koko verkon kautta; kofaktorit kuten NADH, NADPH, ATP ja acetyl-CoA sekä allosteeriset säätelymekanismit ohjaavat reittejä dynaamisesti. Sääntely tapahtuu useilla tasoilla: nopeasti entsyymien modifikaatioiden kautta, keskijaksoissa signaalipolut kuten AMPK ja mTOR sekä solu- ja kudostasoinen hormonisäätely (esim. insuliini, glukagon).

Metabolisen integroinnin ajatusta sovelletaan sekä normaaliin fysiologiaan että sairauksiin. Esimerkkejä ovat ruokavalion muutoksiin reagoiva aineenvaihdunnan hienosäätö, kuten paaston aikana siirryminen glukoosin käytöstä rasvahappojen hapetukseen sekä maksassa tapahtuva glukoneogeneesi; sekä aineenvaihdunnan uudelleenohjelmointi syövän kaltaisissa tiloissa, joissa energia- ja biosynteesitarpeet muuttuvat. Lisäksi järjestelmä ymmärretään tärkeänä tekijänä metabolisessa oireyhtymässä, diabeetissä ja kudosten toiminnassa.

Tutkimuksessa käytetään järjestelmäbiologian lähestymistapoja, kuten metabolomian tutkimusmenetelmiä, flux-analyyseja ja isotooppimerkintöjä sekä tietokonesimulointeja. Näiden avulla voidaan kartoittaa aktiivisten reittien fluxit ja tunnistaa säätelykohteita, jotka mahdollistavat sekä luonnollisen fysiologian että lääkinnällisen intervention.

Lisäksi käsitettä voidaan soveltaa elintoimijoiden väliseen metaboliseen vuorovaikutukseen sekä ekosysteemin metaboliaan, esimerkiksi eri kudosten tai mikrobiomien välinen metaboolinen yhteistyö.