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Cell:科学家发现维生素B12或可加速线虫的发育

来源:生物谷 2014-02-16 11:51

维生素B12的化学结构。(来自维基百科)

2014年2月16日 讯 /生物谷BIOON/ --每天我们机体的细胞都会从食物中获取营养物质,并将其转化为维持我们生命的基本物质,然而单一的营养物质或者维生素如何改变机体的基因表达以及生理学特性我们却并不清楚;近日,来自美国麻省大学医学院(University of Massachusetts Medical School)的研究人员开发了一种新型的种间模式系统,其可以帮助解决上述问题,相关研究成果刊登于国际杂志Cell上。

文章中,研究人员发现,机体细菌产生并提供的维生素B12可以改变秀丽隐杆线虫机体基因的表达,线虫的发育以及生育力。研究者A.J. Marian Walhout教授表示,在哺乳动物中,微量营养物质可以通过食物和机体的肠道菌群来提供,我们开发的这种新型技术可以用于系统性的研究线虫和细菌之间的相互作用来揭示线虫机体基因的表达、发育以及其它生理学特性。

研究者发现,维生素B12(VB12)可以帮助完成线虫机体的两种重要的功能,其可以帮助调节线虫机体的甲硫氨酸/SAM循环的发育过程,该过程是线虫细胞膜产生的必须过程;同时VB12也可以帮助缓解短链脂肪酸丙酸所引发的毒性危害,短链脂肪酸丙酸可以改变线虫的基因表达或者损伤细胞。

研究者说道,喂食大肠杆菌的线虫实际上表现为VB12的缺失,由于大肠杆菌是实验室的标准研究模式细菌,因此研究者开发的系统也可以鉴别出线虫所需其它营养物质对其机体的遗传和生理学改变;利用合适的人类类似物模型,有朝一日科学家们也可以对我们所吃的食物对我们机体的影响进行预测,比如预测基因的表达以及生理学改变等。

最后研究者Walhout说道,单一的转基因线虫模型或为我们提供了一种强有力的工具来研究微量营养物质与机体基因变化和生理学改变之间的关系。(生物谷Bioon.com)

Cell     doi:10.1016/j.cell.2014.01.047   
Interspecies Systems Biology Uncovers Metabolites Affecting C. elegans Gene Expression and Life History Traits

Emma Watson, Lesley T. MacNeil, Ashlyn D. Ritter, L. Safak Yilmaz, Adam P. Rosebrock, Amy A. Caudy, Albertha J.M. Walhout

Diet greatly influences gene expression and physiology. In mammals, elucidating the effects and mechanisms of individual nutrients is challenging due to the complexity of both the animal and its diet. Here, we used an interspecies systems biology approach with Caenorhabditis elegans and two of its bacterial diets, Escherichia coli and Comamonas aquatica, to identify metabolites that affect the animal’s gene expression and physiology. We identify vitamin B12 as the major dilutable metabolite provided by Comamonas aq. that regulates gene expression, accelerates development, and reduces fertility but does not affect lifespan. We find that vitamin B12 has a dual role in the animal: it affects development and fertility via the methionine/S-Adenosylmethionine (SAM) cycle and breaks down the short-chain fatty acid propionic acid, preventing its toxic buildup. Our interspecies systems biology approach provides a paradigm for understanding complex interactions between diet and physiology.

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