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第 89 期
(2017-02-14)
 
科学家发现介导蛋白质感知和进食调控的饱腹激素
文章来源: 生物物理研究所 发布时间: 2017-02-08

  对于动物而言,进食是一种先天行为。合理的食物摄取是生存、健康以及繁育高素质后代的保障。虽然促进进食的食欲信号已被广泛研究,但人们对进食终止的机制仍知之甚少。1月19日,一篇题为《果蝇FIT作为一种蛋白质特异性的饱腹激素调控进食》的报道在《自然-通讯》(Nature Communications)发表,对这一重要的科学问题进行了探索。

  动物每天需摄取含有必需氨基酸的食物,如果蛋白质摄入不足会导致严重的发育缺陷。另一方面,大量的证据表明,过量的蛋白质摄入会增大肾脏和肝脏等器官的压力,引起酸碱失衡,甚至诱发更严重的疾病,如肾功能衰竭。在日常摄入的三种营养物质(蛋白质、脂肪、糖类)中,蛋白质对进食的抑制效果最明显。然而,还没有发现特异感知蛋白质营养的信号,由此,体内蛋白质稳态调节和蛋白质进食调控的机制还有待发掘。

  中国科学院生物物理研究所研究员李岩及其同事以果蝇作为动物模型设计了一种预喂范式,从而发现了调控蛋白质进食行为的新分子——Fit (Female-specific Independent of Transformer)——该基因的表达水平在摄入蛋白质食物后显著升高,而对其他类型的食物无响应。过表达FIT抑制蛋白质进食,另一方面,FIT突变体果蝇即使在刚刚大量取食蛋白质后,仍无法停止对蛋白质的摄入。

  通过生物信息学分析和相关实验证据,研究人员发现,FIT是一种表达在脂肪体的分泌蛋白,可以被释放到果蝇的血淋巴中。此外,FIT可促进果蝇大脑中类胰岛素DIPL2(Drosophila insulin-like peptide 2)的释放,从而调节进食行为。有趣的是,作为一种性别差异表达基因,Fit在雌蝇中的表达量约为雄蝇的10倍。与此一致的是,蛋白质食物诱导DIPL2释放和抑制进食的作用也在雌蝇中更明显。

  这项研究揭示了营养物质可被单独感知,以及这种信号如何被传达给中枢神经系统,进而完成进食行为的精确调节。该发现引发了人们的广泛兴趣,有评论者指出,“……令人惊讶的是,我们对饮食中氨基酸诱导饱腹感的机制知之甚少。这篇文章为阐明氨基酸调节饱腹感和摄食行为的信号通路做出了非常有价值的努力。”李岩因此应邀在多个一流国际会议上介绍了这方面的工作,包括EMBO系列研讨会“果蝇的分子和发育生物学”,戈登会议“果蝇神经环路和行为的调制”和“分子和细胞神经生物学”。她还应纽约大学医学院Skirball研究所教授Greg S.B. Suh之邀在纽约大学医学院做了专题报告。

  在现今人类社会中,肥胖已经成为了一个严重的健康问题。对饱腹信号的鉴定有助于揭示进食行为终止的神经分子机制,并提供潜在的饮食控制的生物治疗方案。

  该研究得到了国家自然科学基金项目和“中科院百人计划”等基金的资助。

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图注:脂肪分泌因子FIT将蛋白质营养信号传递给大脑,以实现蛋白质营养感知和进食调控。

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