Беременность обычно связывают с правильным питанием, витаминами и добавками — ведь именно они обеспечивают будущего ребёнка необходимыми ресурсами для формирования мозга, костей, иммунной системы. Но команда исследователей из Европейской лаборатории молекулярной биологии (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) обнаружила, что метаболизм в эмбрионе — это не только «заправка» организма энергией и строительными блоками. У него есть неожиданная сигнальная функция.
Учёные показали: изменяя метаболизм особым образом, можно управлять скоростью так называемых «биологических часов», которые регулируют, с какой частотой закладываются сегменты будущего позвоночника.
Как работает «часовой механизм»
Хидэнобу Миядзава (Hidenobu Miyazawa), научный сотрудник группы Александра Аулехлы (Alexander Aulehla) в EMBL, рассказал: «Мы заметили, что при ускорении метаболизма эмбриональные часы, наоборот, замедляются. Это подсказало нам, что метаболизм делает гораздо больше, чем просто обеспечивает клетки энергией».
Вместе с коллегами — Николь Приор (Nicole Prior) и Йона Радой (Jona Rada) — он исследовал мышиные эмбрионы в процессе формирования повторяющихся сегментов тела. И оказалось, что даже минимальные количества некоторых метаболитов (слишком малые, чтобы служить источником энергии) способны поддерживать работу сегментационного часовщика.
Учёные выявили обратную зависимость: чем выше активность обмена веществ, тем медленнее тикают «часы». А если восстановить сигнальную активность клеток, то замедление можно обратить вспять — не меняя сам метаболизм.
Ключевая молекула
Чтобы понять, какой именно метаболит управляет ритмом, исследователи прибегли к теории синхронизации. Как наш внутренний циркадный ритм подстраивается под смену дня и ночи, так и эмбриональные часы способны подстраиваться под внешние сигналы.
«Мы спросили себя: может ли метаболит выполнять роль такого сигнала?» — поясняет Миядзава. Ответ оказался положительным: сахарная молекула FBP стала главным кандидатом. Именно она через сигнальный путь Wnt влияет на ритм сегментационных часов.
Более того, исследователи заметили, что колебания этих молекул изменяют пространственный рисунок формирования сегментов эмбриона — а значит, напрямую влияют на строение будущего организма.
Что это значит для науки
Хотя работа носит фундаментальный характер, её значение выходит далеко за рамки лаборатории. Если метаболизм действительно может служить «пейсмейкером», связывающим внутренние биологические часы с внешними условиями, это меняет наше понимание того, как организмы реагируют на окружающую среду.
«Наши результаты поднимают важный вопрос: может ли метаболизм сам по себе выступать в роли метронома, соединяющего внутренние ритмы организма с внешними?» — отмечает Александр Аулехла (Alexander Aulehla), руководитель отдела развития EMBL и старший автор работы.
Литература:
Hidenobu Miyazawa et al, A non-canonical role of glycolytic metabolites controlling the timing of mouse embryo segmentation, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adz9606. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz9606
