Network integration of parallel metabolomic-transcriptional data reveals novel metabolic modules regulating divergent macrophage polarization

12 мая в 19:00 в Институте биоинформатики прошла гостевая лекция "Network integration of parallel metabolomic-transcriptional data reveals novel metabolic modules regulating divergent macrophage polarization". Лекцию прочитал Максим Артемов, Assistant Professor at Immunology & Pathology Department of Washington University in St. Louis.

Описание

Механизмы работы высоко скоординированных процессов метаболического и транскриптомного перепрограммирования, с помощью которых макрофаги поляризуются в различные функциональные фенотипы, пока еще слабо изучены. Лекция посвящена разработанному подходу IMAGE (Integrated Metabolomics and Gene Expression), который позволяет анализировать глобальные метаболические программы, связанные с поляризацией макрофагов. С помощью IMAGE было определено множество новых модулей, ответственных за метаболическое перепрограммирование во время поляризации. Эти результаты впервые дают возможность глобально взглянуть на метаболические и транскриптомные изменения, которые приводят к M1 и M2 поляризации.

Macrophages polarize to divergent functional phenotypes in a highly coordinated process of metabolic and transcriptional rewiring that is still poorly understood. We developed an Integrated Metabolomics and Gene Expression (IMAGE) profiling and analysis pipeline and applied it to extensively characterize global metabolic programs of macrophage polarization. IMAGE analysis identified multiple novel modules responsible for metabolic rewiring during polarization, which we validated through extensive carbon and nitrogen labeling experiments. M1-specific modules included inflammatory variant of the aspartate-arginosuccinate shunt and TCA break-point at Idh accompanied by citrate accumulation diverted towards itaconate and fatty acid synthesis. In M2 macrophages we discovered significant role of glutamine, whereby it supports TCA cycle and provides nitrogen for UDP-GlcNAc synthesis. Consistently, glutamine deprivation resulted in a significant, M2-specific defect in polarization. Our data provide, for the first time, a global view of the integrated transcriptional and metabolic changes that result in M1 and M2 polarization.