神経活動によって駆動されるO-GlcNAc化がミトコンドリアの可塑性を促進する

神経活動はエネルギー集約的なプロセスであり、主に瞬時の燃料利用とATP合成によって維持されています。しかし、神経細胞がATP合成速度を燃料の利用可能性にどのように結びつけるのかはほとんど知られていません。ここでは、代謝センサー酵素O-結合N-アセチルグルコサミン（O-GlcNAc）転移酵素が、海馬および皮質神経細胞における神経活動駆動型ミトコンドリア生体エネルギー学を調節することを示します。我々は、神経活動がミトコンドリアにおけるO-GlcNAc化を上昇させることを示しました。ミトコンドリアのO-GlcNAc化は、活動によって駆動されるグルコース消費によって促進され、神経細胞は燃料の利用可能性に基づいて高いエネルギー消費を補うことができます。これらの調整を担うタンパク質を特定するために、神経細胞のミトコンドリアO-GlcNAcomeをマッピングしました。最後に、我々はO-GlcNAc化のダイナミクスが防止された場合、神経細胞が活動駆動型の代謝需要を満たさないことを特定します。我々の発見は、O-GlcNAc化が神経細胞において神経活動に基づいてミトコンドリアのパフォーマンスを最適化するための燃料依存型フィードフォワード制御メカニズムを提供することを示唆しています。このメカニズムは、神経代謝とミトコンドリアの生体エネルギー学を結びつけ、エネルギーのホメオスタシスを維持する上で重要な役割を果たします。