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Nat Commun:“窝沙发,吃薯条”的原因已找到——表观遗传学修饰竟会让人“变懒”!

来源:本站原创 2019-12-08 03:37

2019年12月8日 讯 /生物谷BIOON/ --为什么有些人喜欢运动而另一些人讨厌运动呢?大多数人会认为这全是由于遗传所致,但是贝勒医学院的一项基于小鼠的新研究首次表明不同的分子水平的调节(表观遗传学)在确定人与生俱来的运动能力中起着关键作用。

表观遗传学是指确定在不同细胞类型中打开或关闭哪些基因的分子机制。由于表观遗传机制在本质上比遗传机制更具延展性,因此研究结果提出了一种潜在的“基因编程”方式来帮助人们享受更多的体育锻炼。

如今,在《Nature Communications》杂志上,贝勒医学院的研究人员和同事报告了的一种通过表观遗传学修饰产生“沙发马铃薯”性状的转基因小鼠。他们发现,在大脑下丘脑的一部分神经元中,DNA甲基化的变化对小鼠的自愿运动的水平有重大影响。


(图片来源:Www.pixabay.com)

在过去的几年中,研究人员研究了各种鼠标模型,以了解摄入的卡路里与消耗掉的卡路里之间的平衡。众所周知,长时间的正能量平衡会导致肥胖。值得注意的是,无论早期的环境影响如何,对能量平衡的长期影响总是归因于身体活动的持续变化,而不是食物摄入。

“我们较早的发现表明,身体活动的“设定点”的建立可能受早期环境的影响,并且这可能涉及表观遗传学修饰。”文章作者,分子和人类遗传学教授沃特兰德说到。

在当前的研究中,沃特兰德和他的同事设计了一个实验来直接测试大脑中的DNA甲基化是否会影响能量平衡。他们专注于下丘脑这一在能量平衡中起关键作用的大脑区域,并且研究了称为AgRP的下丘脑神经元亚群,该亚群此前被认为具有调节食物摄入中的作用。

研究人员通过禁用Dnmt3a基因来破坏AgRP神经元的DNA甲基化。 Dnmt3a负责在DNA上添加甲基,特别是在出生后早期的大脑中。结果表明,这些小鼠的AgRP神经元中的DNA甲基化显著降低。研究人员随后测试了这些动物与正常小鼠相比是否体重增加或减轻。

“我们预期干扰AgRP神经元的DNA甲基化会导致动物体重的重大变化。然而,令人失望的是,Dnmt3a缺陷型小鼠的脂肪仅比非缺陷型小鼠稍微胖一点而已。”

但是,当研究人员探究能量平衡变化的原因时,事情变得更加有趣。研究小组期望发现正常小鼠和缺乏Dnmt3a的小鼠在食物摄入上的差异。然而,他们发现两种小鼠的本质差异在于自发体育锻炼的程度。

研究人员将跑轮放在动物的笼子里八周,并测量它们每晚跑了多少。正常的雄性小鼠每晚大约跑6公里(3.7英里),但缺乏Dnmt3a的小鼠只跑一半。详细的研究表明,尽管它们的运动能力仅为正常小鼠的一半,但缺乏Dnmt3a的小鼠仍具有跑步的能力。“他们有运动能力,但似乎缺乏运动欲望”。

沃特兰德说:“我们的发现表明,在胎儿或产后早期在大脑中建立的表观遗传机制,例如DNA甲基化,在确定个人运动倾向方面起着重要作用。” “如今,随着体育活动的减少导致全世界的肥胖症流行,了解所有这些如何运作变得越来越重要。”(生物谷Bioon.com)


原始出处:Harry MacKay, C. Anthony Scott, Jack D. Duryea, Maria S. Baker, Eleonora Laritsky, Amanda E. Elson, Theodore Garland, Marta L. Fiorotto, Rui Chen, Yumei Li, Cristian Coarfa, Richard B. Simerly, Robert A. Waterland. DNA methylation in AgRP neurons regulates voluntary exercise behavior in mice. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13339-3

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