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Cell子刊发现饮食与基因的又一奥秘:氨基酸匹配也很重要!

2017/06/11 来源:生物通/万纹
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导读
来自澳大利亚莫纳什大学Matthew Piper领导的一个研究组之前曾发现,在果蝇饮食中某些氨基酸的比例可能会导致这种繁殖-寿命平衡失衡,对此Piper十分感兴趣,希望能弄清楚是否可以构建一种加强繁殖与寿命平衡的饮食方式。


本文转载自生物通

动物实验表明,虽然热量限制能延长寿命,但富含蛋白质的饮食即使所含热量很少也会导致寿命缩短。然而在生命早期,生殖适应性需要较高的蛋白质消耗。这就像是进化理论所说的那样:“繁殖与寿命相互制衡,此消彼长”。

来自澳大利亚莫纳什大学Matthew Piper领导的一个研究组之前曾发现,在果蝇饮食中某些氨基酸的比例可能会导致这种繁殖-寿命平衡失衡,对此Piper十分感兴趣,希望能弄清楚是否可以构建一种加强繁殖与寿命平衡的饮食方式。

他们最新一项发表在Cell Metabolism上的文章指出,平衡氨基酸消耗的食谱可能已经存在于基因中,尤其是编码蛋白质的外显子中。为了检测这一理论,Piper为果蝇设计了一种饮食,其中氨基酸组分精确地对应了果蝇外显子所指向的每种氨基酸比例。之后Piper将这种外显子匹配饮食中的果蝇的行为与生理学,与那些在热量和营养比例上相当而不是氨基酸比例匹配饮食的果蝇进行了比较。


DNA-TO-DISH RECIPE:为了获得具有特定比例的氨基酸饮食,首先测序生物基因组中的所有蛋白编码区(外显子)序列,然后确定20种编码氨基酸每一种的比例(图示五种彩色条形即为五种DNA密码子)。接下来,研究人员将这种确切比例的氨基酸与其它营养素(碳水化合物,脂质等)混合并给动物们服用。结果显示这种外显子配对饮食的动物会比同等饮食,但氨基酸比例不同的动物生长得更大。

研究人员发现当给出选择时,果蝇会更加喜欢外显子匹配的食物,有趣的是,当允许自由饮食时,外显子匹配的饮食上的果蝇要比非匹配饮食上的果蝇少,这表明前者能带来更大的饱腹感和营养效率。与不匹配的饮食相比,外显子匹配的饮食上的果蝇也表现出更快的生长速率,成年体重以及繁殖力(产卵),但寿命是不变的。同时,喂食外显子匹配饮食的小鼠也出现了相似的情况。

来自南伊利诺伊大学的Andrzej Bartke认为,这是一项“具有创新力和重要”的研究工作,“它表明遗传信息预测了生物体对氨基酸的利用,因此我们也可以根据生物体的基因来设计饮食。”

此外,Bartke补充说:“大多数将营养物质与生长,繁殖和衰老相结合的基础机制在多种不同物种中都是非常相似的,因此也可以认为这些发现也许可以应用于人体营养学。”

Piper则认为这些研究动物都是被保存在温度和湿度受控制的无感染环境中。接下来我们需要看看在实验室条件之外,是否也会得到相同的结果。

哈佛大学的James Mitchell教授表示,即使这种外显子定制食物不适用于人体,但在“畜牧业等行业也具有重要意义”,这些行业的目标就最大限度地催生催长。

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