做任何事情都需要能量——甚至是存在。您可以通过代谢食物将葡萄糖转化为能量：这要归功于细胞内的许多级联分子反应。一旦您进食，您的胰腺就会分泌胰岛素激素，从而启动各种新陈代谢过程。就好像这是一场分子接力赛，胰岛素与其受体结合，通过称为激酶的酶介导的分子反应触发了一条通讯链。Akt2 是一种参与胰岛素调节的细胞代谢过程的激酶。

该团队收集了 Akt2 特异性激活后细胞生物分子表达谱的大规模数据集。他们将数据结合起来，以获得 Akt2 调控的分子网络的统一视图。图片来源：2023 Kawamura 等人

“细胞代谢包括许多调节营养储存和能量产生的分子途径——所有这些都受胰岛素影响或控制。我们知道许多参与胰岛素途径的关键参与者。但我们现在对这些参与者如何作为个体发挥作用感兴趣，” Ozawa 在被问及他们研究 Akt2 的动机时说。

 

但这不是一件容易的事。细胞代谢就像一个繁忙的市场，RNA、蛋白质和代谢物同时运作。这使得研究过程中的特定生物分子具有挑战性。如果即使一个生物分子不能正常发挥作用，也会导致代谢紊乱，例如糖尿病。因此，Ozawa 和他的团队着手解决这个具有挑战性的问题。

 

他们使用了一种称为“transomics”分析的新分析方法与“光遗传学”技术相结合。Transomics 分析结合了代谢过程中涉及的生物分子的大规模数据：蛋白质（蛋白质组学）、表达基因或 RNA 转录物（转​​录组学）和代谢物（代谢组学）。光遗传学技术使研究人员能够通过将光照射到细胞内的光敏 Akt2 分子上来特异性激活 Akt2。当他们打开灯时，所有 Akt2 分子都聚集在细胞膜上。关灯，Akt2 失活。

Akt2 在糖酵解和核苷酸代谢中的作用从分子网络中脱颖而出。图片来源：2023 Kawamura 等人

为了解 Akt2 激活的后果，研究人员激活了小鼠骨骼肌细胞中的 Akt2。然后他们收集了有关很快产生或降解的生物分子的大规模数据。transomics 分析揭示了 Akt2 激活触发的分子网络。

 

令他们惊讶的是，与胰岛素相比，Akt2 使用不同的调节机制。Akt2 调控网络包括 9 个基因、56 种代谢酶和 23 种代谢物。但胰岛素调节网络包括 32 个基因、43 种代谢酶和 18 种代谢物。在某些代谢反应中，Akt2 单独作用；在其他情况下，它与其他酶一起作用。值得注意的是，Akt2 在启动糖酵解（涉及分解葡萄糖以产生能量）和核苷酸代谢（涉及合成或分解 DNA 和 RNA）中起着至关重要的作用。

 

“这些结果有助于阐明 Akt2 功能突变引起的疾病发作机制，”Ozawa 说。“它们还可以帮助开发针对 Akt2 的药物。本研究中使用的分析框架也适用于其他生物分子。因此，这种方法可用于分析细胞内 特定酶的功能。”

编辑：澜澜

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