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營養素對動物基因表達的調控
機體從受孕、細胞分裂、分化到生長發育, 從健康狀態、疾病狀態到死亡等一切生命現象,無一不是對基因表達調控的結果。而環境因素, 尤其是營養或營養素對基因表達會產生直接或間接作用,從而對上述生命現象產生重要影響。從精子與卵細胞結合的一剎那,就決定了一個個體的遺傳學命運(即決定一個個體所攜帶的遺傳物質,該物質決定了個體的生命特征和含有哪些致病基因及大致什么時間出現疾病、壽命的長短等) 。營養素雖然在短時間內不能改變這種遺傳學命運,但可通過營養素修飾這些基因的表達,從而改變這些遺傳學命運出現的時間進程。
在過去相當長的一段時間內,對營養素功能的認識一直停留在生物化學、酶學、內分泌學、生理學和細胞學水平上。雖然已認識到營養素可調控細胞的功能,但一直認為主要是通過調節激素的分泌和激素信號的傳遞而實現。上世紀80 年代才認識到營養素可直接和獨立地調節基因表達,從而對營養素功能的認識深入到了基因水平。因此深入研究營養素對基因表達的調控不僅對預防疾病、促進健康和長壽有十分重要的意義,而且將重新、全面深入地認識營養素的功能。
1.1營養素對基因表達的作用特點
幾乎所有的營養素對基因的表達都有調節作用。
其作用特點是:一種營養素可調節多種基因的表達;一種基因表達又受多種營養素的調節;一種營養素不僅可對其本身代謝途徑所涉及的基因表達進行調節,還可影響其它營養素代謝途徑所涉及的基因表達;營養素不僅可影響細胞增殖、分化及機體生長發育相關基因表達,而且還可對致病基因的表達產生重要的調節作用。
1.2營養素對基因表達的調控水平
營養素可在基因表達的所有水平(轉錄前、轉錄、轉錄后、翻譯和翻譯后共5個水平)上對其進行調節,雖然不同營養素各有其重點或專一調節水平,但絕大多數營養素對基因表達的調節發生在轉錄水平上。
1.3營養素對基因表達的調控途徑
營養素本身或其代謝產物可作為信號分子,作用于細胞表面受體或直接作用于細胞內受體,從而激活細胞信號轉導系統,并與轉錄因子相互作用激活基因表達,或直接激活基因表達。
主要途徑有: ①cAMP 或cGMP 蛋白激酶途徑; ②酪氨酸激酶系統;以上兩個途徑主要是通過對一些轉錄因子和P或輔助因子的磷酸化和去磷酸化作用,從而影響這些因子激活基因轉錄的活性; ③離子通道; ④磷酸肌苷酸介導的途徑; ⑤細胞內受體途徑,細胞內受體可以是催化反應的酶,也可以是基因表達的調控蛋白。大多數營養素對基因表達的調控是通過細胞內受體途徑實現的。實際上,營養素對基因表達的調控過程相當復雜。
每種營養素對基因表達調控的機制不盡一致,包括碳水化合物、膽固醇、氨基酸等等,針對每一種營養素的調控機制,我將陸續給大家展示! |
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