Real-Time Imaging of Mitochondrial ATP Dynamics Reveals the Metabolic Setting of Single Cells.
Real-Time Imaging of Mitochondrial ATP Dynamics Reveals the Metabolic Setting of Single Cells.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2018.09.027
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发表时间：
2018-10-09
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Malli R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Depaoli MR;Karsten F;Madreiter-Sokolowski CT;Klec C;Gottschalk B;Bischof H;Eroglu E;Waldeck-Weiermair M;Simmen T;Graier WF;Malli R
代谢途径的重新编程决定了细胞的功能和命运。在我们的工作中，我们使用了细胞器靶向ATP生物传感器，以高分辨率在真实的时间评估细胞代谢设置。我们的数据表明，线粒体动态供应ATP葡萄糖磷酸化在各种癌细胞类型。这种依赖己糖激酶的过程似乎在去除葡萄糖或其他己糖时被逆转。我们的数据进一步证实，癌细胞中的线粒体增加了ATP的消耗。类似的亚细胞ATP流量发生在年轻的小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）。然而，胰腺β细胞、衰老的MEFs和缺乏线粒体融合蛋白2的MEFs显示出完全不同的线粒体ATP动力学，表明氧化磷酸化增加。我们的研究结果增加了对细胞生物能量学的可变性的看法，并证明线粒体ATP动力学的活细胞成像是在单细胞水平上评估代谢灵活性和异质性的有力工具。
Reprogramming of metabolic pathways determines cell functions and fate. In our work, we have used organelle-targeted ATP biosensors to evaluate cellular metabolic settings with high resolution in real time. Our data indicate that mitochondria dynamically supply ATP for glucose phosphorylation in a variety of cancer cell types. This hexokinase-dependent process seems to be reversed upon the removal of glucose or other hexose sugars. Our data further verify that mitochondria in cancer cells have increased ATP consumption. Similar subcellular ATP fluxes occurred in young mouse embryonic fibroblasts (MEFs). However, pancreatic beta cells, senescent MEFs, and MEFs lacking mitofusin 2 displayed completely different mitochondrial ATP dynamics, indicative of increased oxidative phosphorylation. Our findings add perspective to the variability of the cellular bioenergetics and demonstrate that live cell imaging of mitochondrial ATP dynamics is a powerful tool to evaluate metabolic flexibility and heterogeneity at a single-cell level.
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影响因子：
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作者：
Lucarelli G;Galleggiante V;Rutigliano M;Sanguedolce F;Cagiano S;Bufo P;Lastilla G;Maiorano E;Ribatti D;Giglio A;Serino G;Vavallo A;Bettocchi C;Selvaggi FP;Battaglia M;Ditonno P
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