在证明了饮食可以影响基因表达后,科学开始更多地了解这是如何发生的。最近发表在《食品与化学毒理学》(Food and Chemical Toxicology)上的一篇文章指出,补充或缺乏蛋氨酸(甲硫氨酸,这是鸡蛋、肉类和海鲜中富含的一种必需氨基酸)的饮食,会影响与肝细胞脂肪代谢相关的基因和修饰染色质的基因的表达。染色质是由DNA和蛋白质构成的盘绕纤维,在细胞中形成染色体。
这项研究调查了蛋氨酸如何影响DNA甲基化,这是一个涉及到向DNA分子中加入甲基自由基的生化过程。这是一种表观遗传变化,意味着定义个体特征(表型)的基因表达谱的改变。表观遗传变化可以在细胞分裂中重复并传递给后代,尽管它们与DNA序列(基因型)的改变不一样。甲基化和疾病之间的联系目前被科学家广泛研究。
为了研究涉及肝细胞改变的表观遗传机制,研究人员给小鼠喂食缺乏或补充蛋氨酸的饮食,然后从它们的肝脏中提取细胞进行分子分析。
这项研究是由Preto药学院(FCFRP-USP)的营养基因组学研究小组发表的第四项研究,基于Alexandre Ferro Aissa博士研究期间产生的数据,他得到了FAPESP的博士奖学金和海外研究实习奖学金的支持。
这项研究还与美国食品和药物管理局(FDA)下属的国家毒理学研究中心的研究员Igor Pogribny领导的团队合作。Pogribny开创了甲基化和蛋氨酸作用的研究,专注于肝脂肪变性(非酒精性脂肪性肝病),目前被认为是一种流行病。Pogribny本人建议Aissa研究蛋氨酸对肝细胞的作用。
FCFRP-USP小组之前的研究(如2014年《分子营养与食品研究》中报道的一项研究)表明,饮食中蛋氨酸缺乏和补充可导致与肝脏脂肪变性相关的分子异常,包括基因表达改变导致肝脏中脂质积聚。研究人员发现,只有在缺乏蛋氨酸的情况下,脂肪才会在肝细胞中积累,从而导致肝硬化、癌症和其他疾病的易感体质。“但我们还不知道这是怎么发生的,”艾萨告诉Agência FAPESP。
这些发现有助于更好地理解饮食中存在的化合物对基因调控的作用,包括饮食对microRNAs(或miRNAs,一种不产生蛋白质但调节基因功能的小RNA分子)的影响。
“我们观察到,蛋氨酸水平不足的饮食,尤其是缺乏氨基酸的饮食,会导致几种在肝脏内稳态中发挥重要作用的microrna的调节失调,”Lusania Maria Greggi Antunes说,她是该文章的通讯作者,也是FCFRP-USP营养基因组组的协调员。艾萨说:“我们的分析检测到大量可以被这些与肝脏稳态相关的microrna靶向的基因,包括miR-190b-5p、miR-130b-3p、miR-376c-3p、miR-411-5p、miR-29c-3p、miR-295-3p和miR-467d-5p,而蛋氨酸缺乏饮食具有更大的影响。”
Antunes说:“这项研究的具体贡献是列出了一些与组织改变相关的生物标志物,比如甲基化模式改变的基因和与这一过程相关的microRNAs。所有这些都可以用于改善诊断和预后。”
该组织仍有大量数据需要分析。例如,最新的研究以处于生殖期的雌性小鼠为对象,从而有可能分析蛋氨酸缺乏和补充对其后代的影响。他们也有关于蛋氨酸代谢及其对心脏疾病发展的影响的数据,包括表观遗传机制。