Різання різної реакції плодових мушок на дієту для продовження життя

Зміни кількох невеликих молекул, які беруть участь у метаболізмі клітини, вказують на те, чи дієта з обмеженим "продовженням життя" насправді продовжить, скоротить чи не вплине на тривалість життя, виявило дослідження плодових мух.

різною

Отримані дані дозволяють припустити, що аналіз рівня малих молекул у клітинах, підхід, який називається метаболомікою, може допомогти нам зрозуміти, як дієта з обмеженим вмістом калорій впливає на старіння, і як гени, середовище та інші фактори впливають на реакцію людини на обмеження калорій.

"Якщо ми можемо використовувати метаболом, щоб зрозуміти варіації чогось такого складного, як продовження тривалості життя, ми повинні мати можливість використовувати його, щоб зрозуміти багато інших відмінностей, які ми спостерігаємо у різних популяціях", - сказала Келлі Джин, обчислювальний біолог з патології з Вашингтонського університету. (UW) Медична школа. Вона була провідним автором нового дослідження.

Метаболізм клітини включає основні хімічні реакції, які відбуваються для розвитку, виживання та розмноження клітини. Малі молекули, які беруть участь у цих реакціях і генеруються ними, називаються метаболітами. Метаболіти включають такі речі, як амінокислоти, які є будівельними елементами для білків, цукрів і жирів, які розщеплюються для отримання енергії, і продукти цих реакцій. У сукупності ці молекули складають метаболом.

У новому дослідженні дослідники UW співпрацювали з співробітниками Інституту досліджень старіння Бака та іншими, щоб зрозуміти, як дієти з обмеженим вмістом калорій можуть продовжити життя у різних штамів мух.

Такі дієти можуть продовжити тривалість життя, згідно з попередніми дослідженнями різних видів, включаючи дріжджі, глистів, плодових мушок та мишей. 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 підвищений рівень цукру та холестерину в крові.

Вплив цих дієт, однак, неоднорідний. Штам плодових мух з певним генетичним складом або генотипом може спостерігати збільшення тривалості життя, тоді як штам з іншим генотипом може не бачити ефекту або навіть зменшення тривалості життя.

Очевидно, що генетичні відмінності між штамами відіграють певну роль, але визначити, які генетичні відмінності важливі, важко: у плодової мухи близько 14 000 генів, багато з яких, ймовірно, впливають на тривалість життя.

Метаболом клітини, навпаки, відганяє варіації в складних процесах, таких як експресія генів, транскрипція генів та синтез білка, сказав Даніель Проміслоу, старший автор статті. Він є професором патології в Медичній школі UW та професором біології в Коледжі мистецтв і наук UW.

Складне взаємодія цих факторів та факторів у навколишньому середовищі закінчується фільтруванням до значно меншої кількості метаболітів, які простіше виміряти та наблизитись до ознаки, яку ви вивчаєте ", - сказав Проміслов.

Дослідники UW порівняли рівні 105 метаболітів у плодових мух із 178 штамів, яким годували звичайну дієту або дієту з обмеженим харчуванням. Вони проаналізували, чи існує взаємозв'язок між харчуванням мух, рівнем їх метаболітів та зміною тривалості життя.

"Обмеження у харчуванні різко переробило метаболом послідовно у всіх 178 генотипах плодових мух", - сказав Джин. Сюди входили рівні деяких ключових амінокислот, що використовуються у синтезі білків, а також метаболітів, що беруть участь у шляху альфа-кетоглутарат/глутамін, - процес, який, зокрема, включає виробництво енергії.

Генетичний аналіз зумів виявити лише один ген, чітко пов'язаний з реакцією тривалості плодових мушок на обмеження дієти. 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.

За допомогою цього підходу вони виявили кілька генів, які, як видається, відіграють певну роль, включаючи один варіант гена, який називається CCHa2-R, який кодує нейропептидний рецептор, що знаходиться в мозку та кишечнику, і який бере участь у зондуванні поживних речовин та реакції насичення.

"Наші висновки показують, як вивчення метаболому організму не тільки може допомогти виявити генетичні варіації складних ознак, але також допоможе пояснити механізми, що лежать в основі варіацій, що спостерігаються в цих ознаках", - сказав Джин.