Den tidligere etablerte arbeidsflyten blant alle partnere er videre konsolidert i løpet av inneværende prosjektperiode. I tillegg til regelmessige nettmøter, har alle partnere møttes fysisk i Tromsø i slutten av september 2025, i forbindelse med en Marie Sklodowska Curie-aksjon som tre av de fire partnerne er en del av.
I våre vitenskapelige aktiviteter har vi tatt et kritisk skritt fremover i den tids-oppløste kvantifiseringen av proteinacetylering. Dette vil nå gjøre oss i stand til å kartlegge globale og stedspesifikke acetyleringdynamikker og avhengigheten av globale og kompartment-spesifikke NAD- og CoA-konsentrasjoner.
Vi har også utvidet metodeutviklingen til å inkludere to andre viktige koenzymer (flavin adenin dinukleotid, FAD, og S-adenosylmetionin, SAM), i tillegg til NAD og CoA, i våre analytiske arbeidsflyter. Videre, i innledende eksperimenter, har vi vært i stand til å detektere og kvantifisere global proteinmetylering i humane celler. Dermed har vi tatt et viktig skritt mot kvantifisering og modulering av proteinmetyleringsdynamikk i humane celler.
En betydelig innsats ble rettet mot å forstå sammenkoblingen av subcellulære NAD-puljer. Ved bruk av genteknologi, høyoppløselig massespektrometri og fluksanalyser samt avanserte bildeteknikker, kunne vi etablere en ny rolle for mitokondrier i koordinering og bufring av subcellulære NAD-fluktuasjoner. Denne nyoppdagede funksjonen til disse organellene har viktige implikasjoner for intracellulær (interkompartmental) kommunikasjon og regulering av metabolske og NAD-avhengige signalveier. Mekanistisk er NAD-reostatfunksjonen basert på den mitokondrielle NAD-transportøren SLC25A51 og reversibiliteten til den mitokondrielle NMN-adenylyltransferase-isoformen (NMNAT3). Identifiseringen av denne mekanismen ble sterkt fasilitert av utviklingen og dyptgående karakteriseringen av cellulære modeller for kronisk NAD-depletering, et aldringsassosiert fenomen i ulike vev. I kommende studier vil vi analysere transkripsjonelle endringer i disse modellene og sammenligne dem med aldringsavhengige endringer i genuttrykk. I disse analysene vil vi også inkludere prediksjon av metabolske endringer ved bruk av GEMCAT, et genom-omfattende modelleringsverktøy som vi har etablert i denne prosjektperioden.
Metabolic disorders are a major burden on the European population and health care systems. Moreover, metabolic perturbations contribute substantially to other pathologies such as neurodegenerative disorders and cancer. The causes of metabolic dysregulation are manifold and lead to pathological shifts in biochemical processes, often in response to imbalanced nutrition. Likewise, changes in metabolism affect signalling mechanisms and gene regulation, aggravating the pathology. The tight interconnection between metabolism and signalling is still not well understood. HubMOL will fill this knowledge gap and open new horizons by exploring the functional duality of a set of small molecules that are involved in all cellular functions - the Hub Molecules Of Life (HubMOLs) including ATP, SAM (S-adenosylmethionine) and the vitamin-derived cofactors, NAD, FAD, and CoA. They mediate both metabolic reactions, but also signalling, for example, through posttranslational protein modifications (PTMs). The complexity of this emerging area requires interdisciplinary scientists equipped with a comprehensive set of skills and competences covering synthetic and analytical chemistry, experimental, computational and systems biology as well as clinical medicine. In a highly interactive team of international experts in these areas, HubMOL will develop new chemical and analytical tools enabling experimental studies of the complex interplay of cofactor metabolism and the dynamics of the PTMs they mediate. Predictive mathematical models will be developed to capture this interconnectivity and duality of hub molecules. These models will be iteratively improved through experimental verification cycles and eventually validated based on clinical data and samples from patients with neurodegenerative disorders undergoing NAD supplementation therapy. Thereby, HubMOL will establish fundamentally new insights into cofactor biology and lay the ground for patient-tailored vitamin supplementation concepts.
