Comprehensive Mapping of Pluripotent Stem Cell Metabolism Using Dynamic Genome-Scale Network Modeling.
Comprehensive Mapping of Pluripotent Stem Cell Metabolism Using Dynamic Genome-Scale Network Modeling.
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DOI：
10.1016/j.celrep.2017.07.048
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发表时间：
2017-12-05
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Collins JJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chandrasekaran S;Zhang J;Sun Z;Zhang L;Ross CA;Huang YC;Asara JM;Li H;Daley GQ;Collins JJ
代谢是一种新兴的干细胞标志，与细胞命运，多能性和自我更新有关，但由于缺乏基因组规模的网络模型，对干细胞代谢的系统水平理解受到限制。在这里，我们开发了一个系统的方法来整合时程代谢组学数据与代谢的计算模型来分析幼稚和引发的小鼠多能干细胞的代谢状态。使用这种方法，我们发现，涉及磷酸甘油酸脱氢酶，叶酸合成和核苷酸合成的一碳代谢是两种状态之间不同的关键途径，导致对抗叶酸的敏感性不同。该模型还预测，多能性因子Lin 28调节这种一碳代谢途径，我们使用Lin 28缺陷细胞的代谢组学数据验证了这一点。此外，我们确定并验证了与S-腺苷甲硫氨酸生产相关的代谢反应，这些代谢反应可以不同地影响幼稚细胞和致敏细胞中的组蛋白甲基化。我们基于网络的方法提供了一个框架，用于表征影响多能性和细胞命运的代谢变化。
Metabolism is an emerging stem cell hallmark tied to cell fate, pluripotency and self-renewal, yet systems-level understanding of stem cell metabolism has been limited by the lack of genome-scale network models. Here we develop a systems approach to integrate time-course metabolomics data with a computational model of metabolism to analyze the metabolic state of naïve and primed murine pluripotent stem cells. Using this approach, we find that one-carbon metabolism involving phosphoglycerate dehydrogenase, folate-synthesis and nucleotide-synthesis is a key pathway that differs between the two states, resulting in differential sensitivity to anti-folates. The model also predicts that the pluripotency factor Lin28 regulates this one-carbon metabolic pathway, which we validate using metabolomics data from Lin28-deficient cells. Moreover, we identify and validate metabolic reactions related to S-adenosyl-methionine production that can differentially impact histone methylation in naïve and primed cells. Our network-based approach provides a framework for characterizing metabolic changes influencing pluripotency and cell-fate.
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DOI：
10.1126/science.1226603
发表时间：
2013-01-11
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Shyh-Chang N;Locasale JW;Lyssiotis CA;Zheng Y;Teo RY;Ratanasirintrawoot S;Zhang J;Onder T;Unternaehrer JJ;Zhu H;Asara JM;Daley GQ;Cantley LC
通讯作者：
Cantley LC
影响因子：
64.8
作者：
Brons, I. Gabrielle M.;Smithers, Lucy E.;Vallier, Ludovic
通讯作者：
Vallier, Ludovic
影响因子：
23.9
作者：
Nichols, Jennifer;Smith, Austin
通讯作者：
Smith, Austin
影响因子：
64.8
作者：
Piskounova E;Agathocleous M;Murphy MM;Hu Z;Huddlestun SE;Zhao Z;Leitch AM;Johnson TM;DeBerardinis RJ;Morrison SJ
通讯作者：
Morrison SJ
影响因子：
7.2
作者：
Kleessen, Sabrina;Irgang, Susann;Nikoloski, Zoran
通讯作者：
Nikoloski, Zoran