Підготовка реакції плодових мушок на дієту для продовження життя - архід
Зміни деяких малих молекул, що беруть участь у метаболізмі клітини, вказують на те, чи дійсно обмежена "дієта для продовження життя" насправді продовжує, скорочує чи не впливає на життя, виявили дослідження щодо плодових мушок.
Результати дозволяють припустити, що аналіз рівнів малих молекул у клітинах, підхід, відомий як метаболоміка, може допомогти нам зрозуміти, як дієти зі зниженою калорійністю впливають на старіння та як гени, навколишнє середовище та інші фактори впливають на реакцію людини на обмеження калорій. вплив.
Келлі Джин була провідним автором, а Деніел Проміслоу - провідним автором нового дослідження.
"Якщо ми можемо використовувати метаболом для розуміння варіацій чогось такого складного, як продовження тривалості життя, ми повинні мати можливість використовувати його, щоб зрозуміти багато інших відмінностей, які ми спостерігаємо між популяціями", - сказала Келлі Джин, вчений з обчислювальної патології. в Медичному факультеті Вашингтонського університету (UW). Вона була провідним автором нового дослідження.
Дослідницька робота була опублікована у випуску PLOS Genetics за 9 липня.
Метаболізм клітини включає основні хімічні реакції, які відбуваються для того, щоб клітина розвивалася, виживала і розмножувалася. Малі молекули, які беруть участь і виробляються в результаті цих реакцій, називаються метаболітами. Метаболіти включають такі речі, як амінокислоти, які є будівельними елементами для білків, цукрів та жирів, що розщеплюються на енергію, і продукти цих реакцій. Разом ці молекули складають метаболом.
У новому дослідженні дослідники UW працювали зі співробітниками Інституту досліджень старіння Бака та іншими, щоб зрозуміти, як низькокалорійні дієти можуть продовжити життя різних штамів мух.
Такі дієти, згідно з попередніми дослідженнями різних видів, включаючи дріжджі, глистів, плодових мушок та мишей, можуть збільшити тривалість життя. Хоча низькокалорійні дієти не показали, що подовжують життя людей, було доведено, що вони спричиняють втрату ваги та покращують такі фактори ризику захворювань, як високий кров'яний тиск та високий рівень цукру та холестерину в крові.
Однак ефекти цих дієт неоднакові. Штам плодових мух з певним генетичним складом або генотипом може мати більший термін життя, тоді як штам з іншим генотипом може не мати ефектів або навіть зменшити тривалість життя.
Звичайно, генетичні відмінності між штамами відіграють певну роль, але важко зрозуміти, які генетичні відмінності важливі: у плодової мухи близько 14 000 генів, багато з яких, ймовірно, впливають на тривалість життя.
Майкл Маккарті/Для медицини УВ
Метаболом клітини, навпаки, відганяє варіації в складних процесах, таких як експресія генів, транскрипція генів та синтез білка, сказав Деніел Проміслоу, провідний автор статті. Він є професором УНТ з патології та біології.
Складна взаємодія цих факторів та факторів у навколишньому середовищі фільтрується до набагато меншої кількості метаболітів, які легше виміряти та наблизитись до ознаки, яку ви вивчаєте ”, - сказав Проміслов.
Дослідники UW порівняли рівні 105 метаболітів у плодових мух із 178 штамів, які харчувались на нормальній або обмеженій дієті. Вони проаналізували, чи існує зв'язок між харчуванням мух, рівнем їх метаболітів та змінами у тривалості їхнього життя.
"Дієтичні обмеження різко змінили метаболом послідовно в усіх 178 генотипах плодових мух", - сказав Джин. Сюди входили деякі важливі амінокислоти, які використовуються в синтезі білків, а також метаболіти, які беруть участь у шляху альфа-кетоглутарат/глутамін, процес, який, серед іншого, бере участь у виробництві енергії.
Генетичний аналіз міг ідентифікувати лише один ген, який чітко пов'язаний із тривалістю життя плодових мушок за обмеженням у харчуванні. Тож дослідники використали новий статистичний інструмент, який називається мережевим аналізом, щоб пов’язати метаболіти зі змінами тривалості життя, а потім шукали гени, пов’язані з цими метаболітами.
Використовуючи цей підхід, вони виявили кілька генів, які, як видається, відіграють певну роль, включаючи варіант гена, який називається CCHa2-R, який кодує нейропептидний рецептор, що знаходиться в головному мозку та кишечнику, та бере участь у вимірюванні поживних речовин та реакції насичення.
"Наші результати показують, як вивчення метаболому організму може не тільки допомогти виявити генетичні зміни, що лежать в основі складних ознак, але також пояснити механізми, що лежать в основі цих змін", - сказав Джин.
Цю роботу підтримали Національний інститут охорони здоров’я та Національний інститут старіння (AG000057, AG052299, AG045835, AG045835, R01 GM087432), Національний інститут загальних медичних наук (GM114029), Національний науковий фонд (DMS1561814) Американської Федерації досліджень старіння та Фонд Ларрі Л. Гіллблома.