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研究发现糖能重塑果蝇的分子记忆

根据密歇根大学的一项研究,高糖饮食会重编程果蝇中的味觉细胞,减弱其对糖的敏感性,并在其舌头上留下“分子记忆”。

研究人员莫妮卡·杜斯(Monica Dus),阿努米德·瓦济里(Anoumid Vaziri)及其合作者在研究果蝇时发现,高糖饮食完全重塑了果蝇的味觉细胞,即使当果蝇改回健康饮食后,其分子记忆仍会持续。先前饮食的分子记忆可能会使动物陷入不健康的饮食行为。他们的发现发表在《科学进展》上。

“当我们吃食物时,只需要几口即可消失。UM的分子,细胞和发育生物学教授,该研究的高级作者Dus说,我们真的不认为这会对我们的大脑产生这种持久的影响。“但是当动物被转移到不同的食物环境(例如健康饮食)时,它们会将高糖饮食的分子记忆保留在细胞中。这表明过去的食物环境可能会影响动物的未来行为。”

特别是,研究人员发现,高糖饮食会重编程位于果蝇口中的细胞,这些细胞会感觉到甜味,从而导致它们发生故障。该重编程涉及称为Polycomb Repressive Complex 2.1或PRC2的表观遗传调控因子。表观遗传调节剂是一组酶,它们可以通过重塑染色质来影响基因的表达量和表达量。染色质包括从植物到人类的所有事物中的染色体物质。

在这种情况下,研究小组发现了PRC2在神经元的染色质中分布的方式,当果蝇吃高糖饮食时,感觉到甜味的变化。他们发现,这种变化激活了一些基因,而使其他一些基因沉默了,特别是涉及检测甜味的基因。

“因此,通过这种非常特殊的途径,高糖饮食可以使甜味所需的基因沉默,” Dus实验室的博士生瓦兹里(Vaziri)说。“更有趣的是,基因沉默的作用实际上是持久的,因此即使将动物从高糖饮食中剔除,与味觉相关的基因仍然会改变,并且动物仍然会遇到甜味缺陷。”

果蝇的口中只有约60个甜味细胞。从控制饮食的果蝇和高糖饮食一周的果蝇中纯化这些味觉细胞后,研究人员使用了两种技术来鉴定沉默基因。其中一项技术涉及从这60个细胞中分离出核糖体(结合RNA以合成蛋白质的颗粒),并对与之相关的信使RNA进行测序,以确定基因是否已沉默。Messenger RNA是一种RNA形式,可承载从DNA到核糖体的遗传指令。

到了高糖饮食的第七天,瓦齐里发现超过80%的甜味基因被沉默了。这是因为PRC2改变了其与DNA的结合,并因此改变了味觉细胞运行的“程序/软件”。新程序没有使他们对甜味有很好的反应,并且几乎重新编程了它们作为甜味细胞的身份。

“我们不仅要考虑食物,然后吃掉它,然后将其影响传递出去,而且实际上应将其视为一种可能影响我们未来行为和食物选择的经历,类似于生命早期创伤对成年大脑产生持久影响的经历,瓦济里说。

为了确认PRC2是基因沉默的背后,研究人员对复合物进行了突变,以查看它们是否可以恢复细胞中的正常基因表达。通过对复合物进行突变,他们发现果蝇没有感觉到甜味的能力下降。

有趣的是,仍然可以品尝糖分的果蝇也能够保持瘦肉。确实感觉到甜味感下降的果蝇变得肥胖。发生这种情况的原因在于Dus实验室先前有关糖如何干扰饱腹感信号的研究。当果蝇品尝糖的能力减弱时,它们会吃越来越多的糖以达到相同的饱腹感。当他们品尝糖的能力没有减弱时,他们会更早地结束饮食。

杜斯说:“他们没有吃一整饼干,而是只能停在两个。” “这确实强化了这样一种观念,即味觉的这些变化对于我们控制食物选择和食物摄入的能力至关重要。”

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