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兩項研究闡明飲食對基因表達(dá)和生理的影響

時間:2013-4-19閱讀:244
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有時你就是不能抵擋一塊巧克力蛋糕的誘惑,即使有再多的健康意識,人們偶爾也會沉迷于垃圾食品。馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院(UMMS)的一項新研究指出,即使這些偶爾的放縱是很少量的,也可能對基因表達(dá)造成重大影響,并給生理和健康帶來負(fù)面影響。

UMMS系統(tǒng)生物學(xué)項目主任、分子醫(yī)學(xué)教授A.J. Marian Walhout領(lǐng)導(dǎo)了這項研究,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Cell雜志上。在這篇文章中,研究者們闡明了代謝和生理與飲食之間的。利用線蟲這一模式生物,Walhout博士和他的同事們觀察了不同的飲食會對基因表達(dá)產(chǎn)生哪些不同的影響,這些基因可能與至關(guān)重要的生理變化有關(guān)。

Walhout說:“簡單來說,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)線蟲以不同類型的細(xì)菌為食時,它們能戲劇性地改變自身的基因表達(dá)程序,進而導(dǎo)致重要的生理變化。與以大腸桿菌為食的實驗室線蟲相比,以叢毛單胞菌為天然食物的線蟲繁殖力很弱,生命周期短,并且發(fā)育很快。”
Walhout和他的同事們確定了線蟲在食用以上兩種不同的細(xì)菌后,發(fā)生在它們基因表達(dá)上的至少87種變化。令人驚訝的是,這些改變不存在于在營養(yǎng)控制方面通?;钴S的TOR和胰島素信號通路中;相反,這些改變部分發(fā)生于決定線蟲發(fā)育和生長的蛻皮通路中。這一內(nèi)容為飲食、基因表達(dá)和生理學(xué)之間提供了關(guān)鍵的。這篇文章的*作者,Walhout實驗室的博士后Lesley MacNeil說:“更重要的是,這些在線蟲中受飲食影響的調(diào)控因子的同源基因也控制了人類的晝夜節(jié)律。我們已經(jīng)知道晝夜節(jié)律受飲食影響。這表明我們或許能利用線蟲來研究飲食、基因表達(dá)和生理之間,以及它們與人類疾病之間的復(fù)雜。”

引人注目的是,與只食用大腸桿菌的線蟲相比,即使線蟲只食用了少量的叢毛單胞菌,它們的基因表達(dá)和生理特征都會發(fā)生急劇的變化。這些結(jié)果提供了有趣的可能性:并不能用健康或不健康來判斷不同的飲食規(guī)律,而是特定數(shù)量的特定食物在某些條件下可能是的,能改善生理效果。

Walhout說:“在原本不健康的飲食中加入少量健康的食物,就可能帶來基因表達(dá)方面的有益改變,并產(chǎn)生較大的生理學(xué)影響。”
Walhout實驗室的另一項研究利用線蟲作為模式系統(tǒng)探索了關(guān)于疾病和人類飲食療法的復(fù)雜問題。他們發(fā)現(xiàn),干擾參與線蟲代謝的基因表達(dá)會導(dǎo)致代謝不平衡,從而干擾了動物的飲食響應(yīng),這些結(jié)果可能對治療一系列人類遺傳病有直接影響。

Walhout實驗室的Emma Watson博士說:“為了更好的理解飲食影響線蟲基因表達(dá)的分子機制,我們尋找了對飲食有異常響應(yīng)的基因,并發(fā)現(xiàn)了能整合細(xì)胞內(nèi)部營養(yǎng)需求/失衡與外部可用性是一個大的代謝網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)控基因。這些信息進而被傳遞到線蟲的信息處理基因處,導(dǎo)致了異常的響應(yīng)。”

根據(jù)Walhout所說,我們有可能利用這一線蟲中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來類比,了解特定的飲食養(yǎng)生法是如何減輕這些代謝疾病的。另外,它還可以被用來篩選可與飲食治療產(chǎn)生相同效果的藥物或其它小分子。

盡管Walhout和同事們只是對線蟲進行了基礎(chǔ)飲食研究,但是他們得到的結(jié)果能夠直接指導(dǎo)人類的疾病治療,因為可以將線蟲作為模式系統(tǒng)來查明飲食響應(yīng)、先天代謝疾病的機制,并尋找它們之間的。

“由于很多原因,我們很難回答人類的飲食、基因表達(dá)和生理學(xué)之間的復(fù)雜關(guān)系?,F(xiàn)在,我們能利用一個非常簡單的系統(tǒng)——線蟲,來回答關(guān)于這些內(nèi)容的細(xì)節(jié)問題。

這些發(fā)現(xiàn)暗示,基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的存在促進了線蟲對內(nèi)部生理和外部環(huán)境的快速響應(yīng),進而維持了線蟲體內(nèi)的代謝平衡。有趣的是,線蟲中的一個現(xiàn)象與導(dǎo)致人類先天代謝病的突變類似;一種可幫助將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可用形式的酶的基因出現(xiàn)缺陷時會導(dǎo)致這類遺傳疾病。這些疾病常??捎猛ㄟ^飲食干預(yù)的方法治療,即避免有毒物質(zhì)的積累,以及給患者補充可能耗盡的代謝產(chǎn)物。
有時你就是不能抵擋一塊巧克力蛋糕的誘惑,即使有再多的健康意識,人們偶爾也會沉迷于垃圾食品。馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院(UMMS)的一項新研究指出,即使這些偶爾的放縱是很少量的,也可能對基因表達(dá)造成重大影響,并給生理和健康帶來負(fù)面影響。

UMMS系統(tǒng)生物學(xué)項目主任、分子醫(yī)學(xué)教授A.J. Marian Walhout領(lǐng)導(dǎo)了這項研究,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Cell雜志上。在這篇文章中,研究者們闡明了代謝和生理與飲食之間的。利用線蟲這一模式生物,Walhout博士和他的同事們觀察了不同的飲食會對基因表達(dá)產(chǎn)生哪些不同的影響,這些基因可能與至關(guān)重要的生理變化有關(guān)。

Walhout說:“簡單來說,我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)線蟲以不同類型的細(xì)菌為食時,它們能戲劇性地改變自身的基因表達(dá)程序,進而導(dǎo)致重要的生理變化。與以大腸桿菌為食的實驗室線蟲相比,以叢毛單胞菌為天然食物的線蟲繁殖力很弱,生命周期短,并且發(fā)育很快。”

 

Walhout和他的同事們確定了線蟲在食用以上兩種不同的細(xì)菌后,發(fā)生在它們基因表達(dá)上的至少87種變化。令人驚訝的是,這些改變不存在于在營養(yǎng)控制方面通常活躍的TOR和胰島素信號通路中;相反,這些改變部分發(fā)生于決定線蟲發(fā)育和生長的蛻皮通路中。這一內(nèi)容為飲食、基因表達(dá)和生理學(xué)之間提供了關(guān)鍵的。這篇文章的*作者,Walhout實驗室的博士后Lesley MacNeil說:“更重要的是,這些在線蟲中受飲食影響的調(diào)控因子的同源基因也控制了人類的晝夜節(jié)律。我們已經(jīng)知道晝夜節(jié)律受飲食影響。這表明我們或許能利用線蟲來研究飲食、基因表達(dá)和生理之間,以及它們與人類疾病之間的復(fù)雜。”

引人注目的是,與只食用大腸桿菌的線蟲相比,即使線蟲只食用了少量的叢毛單胞菌,它們的基因表達(dá)和生理特征都會發(fā)生急劇的變化。這些結(jié)果提供了有趣的可能性:并不能用健康或不健康來判斷不同的飲食規(guī)律,而是特定數(shù)量的特定食物在某些條件下可能是的,能改善生理效果。

Walhout說:“在原本不健康的飲食中加入少量健康的食物,就可能帶來基因表達(dá)方面的有益改變,并產(chǎn)生較大的生理學(xué)影響。”

 

Walhout實驗室的另一項研究利用線蟲作為模式系統(tǒng)探索了關(guān)于疾病和人類飲食療法的復(fù)雜問題。他們發(fā)現(xiàn),干擾參與線蟲代謝的基因表達(dá)會導(dǎo)致代謝不平衡,從而干擾了動物的飲食響應(yīng),這些結(jié)果可能對治療一系列人類遺傳病有直接影響。

Walhout實驗室的Emma Watson博士說:“為了更好的理解飲食影響線蟲基因表達(dá)的分子機制,我們尋找了對飲食有異常響應(yīng)的基因,并發(fā)現(xiàn)了能整合細(xì)胞內(nèi)部營養(yǎng)需求/失衡與外部可用性是一個大的代謝網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)控基因。這些信息進而被傳遞到線蟲的信息處理基因處,導(dǎo)致了異常的響應(yīng)。”

根據(jù)Walhout所說,我們有可能利用這一線蟲中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來類比,了解特定的飲食養(yǎng)生法是如何減輕這些代謝疾病的。另外,它還可以被用來篩選可與飲食治療產(chǎn)生相同效果的藥物或其它小分子。

盡管Walhout和同事們只是對線蟲進行了基礎(chǔ)飲食研究,但是他們得到的結(jié)果能夠直接指導(dǎo)人類的疾病治療,因為可以將線蟲作為模式系統(tǒng)來查明飲食響應(yīng)、先天代謝疾病的機制,并尋找它們之間的。

“由于很多原因,我們很難回答人類的飲食、基因表達(dá)和生理學(xué)之間的復(fù)雜關(guān)系?,F(xiàn)在,我們能利用一個非常簡單的系統(tǒng)——線蟲,來回答關(guān)于這些內(nèi)容的細(xì)節(jié)問題。

這些發(fā)現(xiàn)暗示,基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的存在促進了線蟲對內(nèi)部生理和外部環(huán)境的快速響應(yīng),進而維持了線蟲體內(nèi)的代謝平衡。有趣的是,線蟲中的一個現(xiàn)象與導(dǎo)致人類先天代謝病的突變類似;一種可幫助將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可用形式的酶的基因出現(xiàn)缺陷時會導(dǎo)致這類遺傳疾病。這些疾病常??捎猛ㄟ^飲食干預(yù)的方法治療,即避免有毒物質(zhì)的積累,以及給患者補充可能耗盡的代謝產(chǎn)物。
 

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