Metamorphic climax is the crucial stage of amphibian metamorphosis responsible for the morphological and functional changes necessary for transition to a terrestrial habitat. This developmental period is sensitive to environmental changes and pollution. Understanding its metabolic basis and requirements is significant for ecological and toxicological research. Rana omeimontis tadpoles are a useful model for investigating this stage as their liver is involved in both metabolic regulation and fat storage. We used a combined approach of transcriptomics and metabolomics to study the metabolic reorganization during natural and T3-driven metamorphic climax in the liver and tail of Rana omeimontis tadpoles. The metabolic flux from the apoptotic tail replaced hepatic fat storage as metabolic fuel, resulting in increased hepatic amino acid and fat levels. In the liver, amino acid catabolism (transamination and urea cycle) was upregulated along with energy metabolism (TCA cycle and oxidative phosphorylation), while the carbohydrate and lipid catabolism (glycolysis, pentose phosphate pathway (PPP), and β-oxidation) decreased. The hepatic glycogen phosphorylation and gluconeogenesis were upregulated, and the carbohydrate flux was used for synthesis of glycan units (e.g., UDP-glucuronate). In the tail, glycolysis, β-oxidation, and transamination were all downregulated, accompanied by synchronous downregulation of energy production and consumption. Glycogenolysis was maintained in the tail, and the carbohydrate flux likely flowed into both PPP and the synthesis of glycan units (e.g., UDP-glucuronate and UDP-glucosamine). Fatty acid elongation and desaturation, as well as the synthesis of bioactive lipid (e.g., prostaglandins) were encouraged in the tail during metamorphic climax. Protein synthesis was downregulated in both the liver and tail. The significance of these metabolic adjustments and their potential regulation mechanism are discussed. The energic strategy and anabolic requirements during metamorphic climax were revealed at the molecular level. Amino acid made an increased contribution to energy metabolism during metamorphic climax. Carbohydrate anabolism was essential for the body construction of the froglets. The tail was critical in anabolism including synthesizing bioactive metabolites. These findings increase our understanding of amphibian metamorphosis and provide background information for ecological, evolutionary, conservation, and developmental studies of amphibians.

中文翻译：

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青蛙变质高潮中显着的代谢重组和代谢需求的改变

变质高潮是两栖动物变态的关键阶段，负责向陆地栖息地过渡所需的形态和功能变化。这个发展时期对环境变化和污染很敏感。了解其代谢基础和要求对于生态学和毒理学研究具有重要意义。Rana omeimontis 蝌蚪是研究这一阶段的有用模型，因为它们的肝脏参与代谢调节和脂肪储存。我们使用转录组学和代谢组学相结合的方法来研究在自然和 T3 驱动的变质高潮期间在 Rana omeimontis 蝌蚪的肝脏和尾巴中的代谢重组。来自凋亡尾部的代谢通量取代了肝脏脂肪储存作为代谢燃料，导致肝脏氨基酸和脂肪水平增加。在肝脏中，氨基酸分解代谢（转氨和尿素循环）随着能量代谢（TCA 循环和氧化磷酸化）上调，而碳水化合物和脂质分解代谢（糖酵解、磷酸戊糖途径 (PPP) 和 β-氧化）减少。肝糖原磷酸化和糖异生被上调，并且碳水化合物通量用于合成聚糖单元（例如，UDP-葡萄糖醛酸）。在尾部，糖酵解、β-氧化和转氨作用均下调，伴随着能量生产和消耗的同步下调。糖原分解在尾部维持，碳水化合物通量可能流入 PPP 和聚糖单元的合成（例如，UDP-葡萄糖醛酸和 UDP-葡萄糖胺）。脂肪酸延伸和去饱和，以及在变质高潮期间促进尾部生物活性脂质（例如前列腺素）的合成。肝脏和尾部的蛋白质合成均被下调。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。前列腺素）在变质高潮期间被鼓励在尾部。肝脏和尾部的蛋白质合成均被下调。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。前列腺素）在变质高潮期间被鼓励在尾部。肝脏和尾部的蛋白质合成均被下调。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。肝脏和尾部的蛋白质合成均被下调。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。肝脏和尾部的蛋白质合成均被下调。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。讨论了这些代谢调整的意义及其潜在的调节机制。在分子水平上揭示了变质高潮期间的能量策略和合成代谢需求。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。氨基酸在变质高潮期间对能量代谢的贡献增加。碳水化合物合成代谢对于小蛙的身体结构至关重要。尾巴在合成代谢中至关重要，包括合成生物活性代谢物。这些发现增加了我们对两栖动物变态的理解，并为两栖动物的生态、进化、保护和发育研究提供了背景信息。