Absolute Quantification of Matrix Metabolites Reveals the Dynamics of Mitochondrial Metabolism.
Absolute Quantification of Matrix Metabolites Reveals the Dynamics of Mitochondrial Metabolism.
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基质代谢物的绝对定量揭示了线粒体代谢的动态。
DOI：
10.1016/j.cell.2016.07.040
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发表时间：
2016-08-25
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Sabatini, David M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen, Walter W.;Freinkman, Elizaveta;Wang, Tim;Birsoy, Kivanc;Sabatini, David M.
线粒体拥有影响细胞生理学大部分方面的代谢途径。虽然质谱法的代谢物分析广泛应用于全细胞水平，但通常不可能测量哺乳动物细胞器中小分子的浓度。我们描述了一种快速、特异性分离线粒体的方法，我们将其与预测线粒体代谢物数据库（“MITObolome”）结合使用，以测量呼吸链（RC）功能不同状态下超过 100 种代谢物的基质浓度。 RC 的破坏揭示了线粒体代谢的广泛区室化和每个 RC 复合物抑制的独特特征。丙酮酸能够促进 RC 缺陷细胞的增殖，但对基质含量的影响却令人惊讶地有限。有趣的是，尽管未能恢复基质 NADH/NAD 平衡，丙酮酸确实增加了天冬氨酸，可能是通过基质谷氨酸交换为胞质天冬氨酸。我们展示了线粒体代谢物分析的价值，并描述了适用于其他细胞器的策略。完整哺乳动物线粒体的代谢谱捕获了全细胞分析未揭示的线粒体代谢动态。
Mitochondria house metabolic pathways that impact most aspects of cellular physiology. While metabolite profiling by mass spectrometry is widely applied at the whole-cell level, it is not routinely possible to measure the concentrations of small molecules in mammalian organelles. We describe a method for the rapid and specific isolation of mitochondria, which we use in tandem with a database of predicted mitochondrial metabolites (“MITObolome”) to measure the matrix concentrations of greater than 100 metabolites across various states of respiratory chain (RC) function. Disruption of the RC revealed extensive compartmentalization of mitochondrial metabolism and signatures unique to the inhibition of each RC complex. Pyruvate enables the proliferation of RC-deficient cells, but had surprisingly limited effects on matrix contents. Interestingly, despite failing to restore matrix NADH/NAD balance, pyruvate did increase aspartate, likely through the exchange of matrix glutamate for cytosolic aspartate. We demonstrate the value of mitochondrial metabolite profiling and describe a strategy applicable to other organelles. Metabolite profiling of intact mammalian mitochondria captures dynamics of mitochondrial metabolism not revealed by whole cell analysis.
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影响因子：
8.8
作者：
Chantranupong L;Wolfson RL;Orozco JM;Saxton RA;Scaria SM;Bar-Peled L;Spooner E;Isasa M;Gygi SP;Sabatini DM
通讯作者：
Sabatini DM
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5.2
作者：
Cacciatore S;Loda M
通讯作者：
Loda M
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作者：
Roede JR;Park Y;Li S;Strobel FH;Jones DP
通讯作者：
Jones DP
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--
作者：
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NISHIKI, K
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Pagliarini DJ;Calvo SE;Chang B;Sheth SA;Vafai SB;Ong SE;Walford GA;Sugiana C;Boneh A;Chen WK;Hill DE;Vidal M;Evans JG;Thorburn DR;Carr SA;Mootha VK
通讯作者：
Mootha VK