Преобразование глюкозы в жир: новый взгляд на метаболизм

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Cell Metabolism, ученые пролили новый свет на сложный механизм, лежащий в основе преобразования избытка глюкозы в жировую ткань. Исследование, проведенное группой профессора Дэвида Морено из Медицинского института Университета штата Аризона, сосредоточено на роли специфических ферментов и клеточных путей, которые определяют судьбу глюкозы в условиях повышенного поступления в организм.

Известно, что избыточное потребление глюкозы, которая не используется организмом для получения энергии, может накапливаться в печени и жировой ткани. Однако механизмы, управляющие этим процессом, досконально не изучены. Новое исследование раскрывает ключевую роль фермента глюкокиназы (GK) в этом процессе, который существует в двух формах: GK1 и GK4.

Ранее считалось, что GK1, экспрессируемый в печени и мышцах, является основным ферментом, который катализирует фосфорилирование глюкозы и тем самым запускает ее метаболизм. Ученые обнаружили, что в условиях повышенного уровня гликемии GK4, экспрессируемый в основном в жировой ткани, играет более важную роль в накоплении жира. GK4 обладает большей активностью и чувствительностью к повышению концентрации глюкозы по сравнению с GK1, что приводит к повышенному фосфорилированию глюкозы в жировой ткани при избытке этого сахара.

Фосфорилированная глюкоза, превращаясь в глюкозо-6-фосфат, запускает каскад клеточных процессов, ведущих к синтезу жира. Глюкозо-6-фосфат участвует в процессе гликогеногенеза, где он превращается в гликоген, запас углеводов в печени и мышцах. Однако, когда запасы гликогена чрезвычайно высоки, избыток глюкозо-6-фосфата направляется на липогенез – синтез жирных кислот. Этот путь активируется инсулином, гормоном, который регулирует метаболизм глюкозы и липидов. В процессе липогенеза глюкоза превращается в жирные кислоты, которые затем присоединяются к глицерину, образуя триглицериды.

Триглицериды, являясь основной формой накопления энергии в организме, накапливаются в адипоцитах - клетках жировой ткани. Повышение активности GK4 в адипоцитах в условиях избыточного гликемического статуса активирует этот липогенетический путь, способствуя эффективному переносу глюкозы в жировую ткань.

Важно отметить, что исследователи не только продемонстрировали роль GK4, но и определили возможные стратегии коррекции этого процесса. Они обнаружили, что ингибирование активности GK4 может уменьшить накопление жира в адипоцитах, что открывает перспективы для разработки новых терапевтических подходов к борьбе с ожирением и метаболическим синдромом. Дальнейшие исследования направлены на выяснение молекулярных механизмов взаимодействия GK4 с другими ферментами и сигнальными путями, а также на поиск эффективных ингибиторов GK4 для клинического применения. Результаты этой работы доказывают сложную взаимосвязь между метаболизмом глюкозы и жировой тканью, открывая новые горизонты для лечения заболеваний, связанных с ожирением.