Global determination of reaction rates and lipid turnover kinetics in Mus musculus

代谢物 三羧酸 新陈代谢 糖酵解 柠檬酸循环 代谢途径 生物化学 生物 脂肪组织 化学 脂质代谢 体内 生物技术
作者
Qishan Chen,Hu Li,He Tian,Sin Man Lam,Yilie Liao,Ziyin Zhang,Manyuan Dong,Shaoru Chen,Yuxiao Yao,Jiemiao Meng,Yong Zhang,Lemin Zheng,Zhuo-Xian Meng,Weiping Han,Guanghou Shui,Dahai Zhu,Suneng Fu
出处
期刊:Cell Metabolism [Cell Press]
卷期号:35 (4): 711-721.e4 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.cmet.2023.03.007
摘要

Summary

Metabolism is fundamental to life, but measuring metabolic reaction rates remains challenging. Here, we applied C13 fluxomics to monitor the metabolism of dietary glucose carbon in 12 tissues, 9 brain compartments, and over 1,000 metabolite isotopologues over a 4-day period. The rates of 85 reactions surrounding central carbon metabolism are determined with elementary metabolite unit (EMU) modeling. Lactate oxidation, not glycolysis, occurs at a comparable pace with the tricarboxylic acid cycle (TCA), supporting lactate as the primary fuel. We expand the EMU framework to track and quantify metabolite flows across tissues. Specifically, multi-organ EMU simulation of uridine metabolism shows that tissue-blood exchange, not synthesis, controls nucleotide homeostasis. In contrast, isotopologue fingerprinting and kinetic analyses reveal the brown adipose tissue (BAT) having the highest palmitate synthesis activity but no apparent contribution to circulation, suggesting a tissue-autonomous synthesis-to-burn mechanism. Together, this study demonstrates the utility of dietary fluxomics for kinetic mapping in vivo and provides a rich resource for elucidating inter-organ metabolic cross talk.
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