PNAS: 按时吃饭很重要因线粒体由生物钟调控
2016/03/22
一个人什么时候吃饭可能比吃的什么还要重要,德国Weizmann研究所发表在PNAS上的最新研究显示细胞的能量工厂:线粒体是由体内的生物节律或生物钟严格调控的。


一个人什么时候吃饭可能比吃的什么还要重要,德国Weizmann研究所发表在PNAS上的最新研究显示细胞的能量工厂:线粒体是由体内的生物节律或生物钟严格调控的。这可能有助于解释为什么那些不在生物钟节律上饮食和睡眠的人们肥胖、糖尿病和代谢综合症的风险更高。

线粒体蛋白谱节律性变化

Weizmann研究所领导了这项研究的Gad Asher 博士解释生物钟在任何活着的生物中从细菌到飞虫和人类都有存在,控制我们的睡眠、活动节律饮食和代谢。他说:“从某个意义上来说,这就像一个每日时间表,告诉身体所期望的,这样它可以为未来做好准备,进行最佳的操作。”

Asher 研究小组的Adi Neufeld-Cohen博士和Max Planck 生物化学研究所的Maria S. Robles博士和 Matthias教授合作发现线粒体创造高峰和低谷的细胞能量水平,发生周期变化,也会调节它们的日夜周期。该研究第一次获得了随时间变化的综合线粒体定量蛋白谱,确定了线粒体蛋白丰度广泛地震荡,主要峰值出现在早期的光相位。研究小组鉴定和量化了数百个线粒体的蛋白,发现高达40%的峰值量每天一次。进一步的研究确定组成线粒体节律钟的蛋白调节这些活动。令人惊讶的是,在线粒体里大多数的节律蛋白在白天周期的四个小时到达峰值,在小鼠中是在夜晚活性最高。

时钟蛋白PER1/ 2调控营养的昼夜利用率

在这些重要的蛋白中研究者发现一个关键性的酶PER1/2决定了能源生产的糖利用率。这个蛋白在进入白昼四小时到达最大量,建议了也是在这个时候线粒体燃烧糖的能量到达峰值。为了验证,研究者提供给线粒体糖,发现在大约四小时呼吸和葡萄糖利用率确实是在它们的最高值。探究人员还发现负责调控脂肪酸进入线粒体的蛋白只是在十八小时到达峰值,脂肪的处理也是在这个时候达到最佳。

在小鼠中时钟蛋白PER1/ 2突变会干扰它们整体的生物钟,这些蛋白质的量在一天的过程中并没有改变,而且脂肪和糖的分解活性在整个过程中都是稳定的。

Asher说:“这些研究支持了我们实验室之前的发现:如果小鼠只是在晚上它们活跃的时候吃东西和整个白天和晚上吃同样卡路里的东西相比,它们肝脏的脂质水平要低50%。换句话说能量的输出不仅取决于你吃什么也取决于你什么时候吃。如何我们更更多地了解我们细胞活性的时间表,我们能够以更健康的方式利用各种营养物质。”

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