1. 核心代谢通路的调控机制

糖代谢调控：探究糖酵解、三羧酸循环（TCA）、氧化磷酸化（OXPHOS）等核心通路的分子调控网络，解析缺氧（HIF-1α）、营养匮乏等条件下细胞切换代谢模式（如 Warburg 效应）的信号机制，以及关键酶（如 PFK1、LDHA）的翻译后修饰（磷酸化、乙酰化）调控。

脂代谢平衡：研究脂肪酸合成（FASN、ACC）、分解（CPT1、PPARα）及脂质转运（CD36、apoE）的调控逻辑，阐明脂质组学动态变化（如磷脂、胆固醇、鞘脂）对细胞膜稳态、信号传导的影响，解析脂代谢异常与脂毒性的关联。

氨基酸代谢功能：聚焦谷氨酰胺、丝氨酸、色氨酸等代谢通路，揭示其在能量供应、生物合成（核酸、蛋白质）、氧化应激调控中的作用，以及代谢中间产物（如 α- 酮戊二酸、多胺）的信号分子功能。

2. 细胞代谢与细胞命运决定

代谢重编程与增殖分化：解析干细胞、免疫细胞、肿瘤细胞等在命运转换时的代谢重塑特征（如干细胞的糖酵解依赖、巨噬细胞 M1/M2 亚型的代谢差异），阐明代谢酶、代谢产物对转录因子（如 MYC、p53）的调控，揭示代谢重编程驱动细胞增殖、分化的分子机制。

代谢失衡与细胞死亡：探究代谢紊乱（如 ROS 积累、ATP 耗竭、脂质过氧化）触发凋亡、铁死亡、铜死亡等细胞死亡方式的核心机制，解析关键代谢酶（如 GPX4、FDX1）在死亡通路中的调控作用。

代谢记忆与细胞稳态：研究细胞对既往代谢状态的 “记忆” 机制（如表观遗传修饰），阐明其在糖尿病并发症、肿瘤复发等过程中的作用，解析代谢稳态维持的反馈调控网络。

3. 代谢与微环境及交叉调控

细胞间代谢耦合：探究组织微环境中不同细胞类型（如肿瘤细胞与基质细胞、免疫细胞与实质细胞）的代谢协同机制，解析 “代谢共生”（如乳酸穿梭、谷氨酰胺交换）对组织功能的影响。

代谢 - 信号通路交叉：阐明代谢产物（如 AMP、NAD+、乙酰辅酶 A）作为信号分子调控细胞通路（AMPK、SIRT1、mTOR）的分子逻辑，揭示代谢与生长、应激通路的整合机制。

微生物组 - 代谢互作：研究肠道、皮肤微生物组的代谢产物（如短链脂肪酸、胆汁酸）对宿主细胞代谢的调控，解析菌群失衡如何通过代谢重编程影响宿主健康（如肥胖、炎症）。

4. 代谢异常与疾病及衰老机制

代谢相关疾病的分子病因：解析糖尿病（胰岛素抵抗与 GLUT4 转运异常）、肥胖（脂代谢紊乱与炎症激活）、非酒精性脂肪肝（NAFLD，脂质积累与肝细胞损伤）的代谢机制，挖掘关键代谢标志物与调控靶点。

肿瘤代谢重编程：揭示肿瘤细胞依赖特定代谢通路（如糖酵解、谷氨酰胺成瘾、脂肪酸合成增强）实现无限增殖的核心机制，解析 oncogene/tumor suppressor（如 PI3K/Akt、p53）对肿瘤代谢的调控，为靶向代谢的肿瘤治疗提供理论依据。

代谢与衰老：探究衰老过程中代谢速率下降、线粒体功能衰退、氧化应激积累的分子机制，解析 calorie restriction、NAD + 补充等干预手段调控衰老的代谢通路，揭示代谢稳态失衡加速衰老的核心逻辑。

代谢组学与通量分析技术：利用液相色谱 - 质谱（LC-MS）、气相色谱 - 质谱（GC-MS）解析代谢产物谱；通过 Seahorse XF 分析仪检测细胞氧耗率（OCR）、糖酵解速率（ECAR），量化代谢功能。

基因编辑与模式生物技术：借助 CRISPR/Cas9、RNAi 等技术构建代谢酶基因敲除 / 敲入细胞系及动物模型（小鼠、斑马鱼），验证基因功能及代谢通路调控网络。

单细胞代谢分析技术：结合单细胞转录组、流式细胞术（荧光探针标记代谢产物），解析细胞群体中的代谢异质性，追踪特定细胞亚群的代谢动态。

生物成像与示踪技术：利用荧光共振能量转移（FRET）探针、稳定同位素标记（13C、15N）、质谱成像（MALDI-MSI），实时追踪代谢产物的合成、转运与分布。

生物信息学与系统代谢学：整合多组学（基因组、转录组、代谢组）数据，构建代谢调控网络模型，预测关键调控节点与疾病相关代谢模块。