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营养素对动物基因表达的调控
机体从受孕、细胞分裂、分化到生长发育, 从健康状态、疾病状态到死亡等一切生命现象,无一不是对基因表达调控的结果。而环境因素, 尤其是营养或营养素对基因表达会产生直接或间接作用,从而对上述生命现象产生重要影响。从精子与卵细胞结合的一刹那,就决定了一个个体的遗传学命运(即决定一个个体所携带的遗传物质,该物质决定了个体的生命特征和含有哪些致病基因及大致什么时间出现疾病、寿命的长短等) 。营养素虽然在短时间内不能改变这种遗传学命运,但可通过营养素修饰这些基因的表达,从而改变这些遗传学命运出现的时间进程。
在过去相当长的一段时间内,对营养素功能的认识一直停留在生物化学、酶学、内分泌学、生理学和细胞学水平上。虽然已认识到营养素可调控细胞的功能,但一直认为主要是通过调节激素的分泌和激素信号的传递而实现。上世纪80 年代才认识到营养素可直接和独立地调节基因表达,从而对营养素功能的认识深入到了基因水平。因此深入研究营养素对基因表达的调控不仅对预防疾病、促进健康和长寿有十分重要的意义,而且将重新、全面深入地认识营养素的功能。
1.1营养素对基因表达的作用特点
几乎所有的营养素对基因的表达都有调节作用。
其作用特点是:一种营养素可调节多种基因的表达;一种基因表达又受多种营养素的调节;一种营养素不仅可对其本身代谢途径所涉及的基因表达进行调节,还可影响其它营养素代谢途径所涉及的基因表达;营养素不仅可影响细胞增殖、分化及机体生长发育相关基因表达,而且还可对致病基因的表达产生重要的调节作用。
1.2营养素对基因表达的调控水平
营养素可在基因表达的所有水平(转录前、转录、转录后、翻译和翻译后共5个水平)上对其进行调节,虽然不同营养素各有其重点或专一调节水平,但绝大多数营养素对基因表达的调节发生在转录水平上。
1.3营养素对基因表达的调控途径
营养素本身或其代谢产物可作为信号分子,作用于细胞表面受体或直接作用于细胞内受体,从而激活细胞信号转导系统,并与转录因子相互作用激活基因表达,或直接激活基因表达。
主要途径有: ①cAMP 或cGMP 蛋白激酶途径; ②酪氨酸激酶系统;以上两个途径主要是通过对一些转录因子和P或辅助因子的磷酸化和去磷酸化作用,从而影响这些因子激活基因转录的活性; ③离子通道; ④磷酸肌苷酸介导的途径; ⑤细胞内受体途径,细胞内受体可以是催化反应的酶,也可以是基因表达的调控蛋白。大多数营养素对基因表达的调控是通过细胞内受体途径实现的。实际上,营养素对基因表达的调控过程相当复杂。
每种营养素对基因表达调控的机制不尽一致,包括碳水化合物、胆固醇、氨基酸等等,针对每一种营养素的调控机制,我将陆续给大家展示! |
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