10月12日,上海市科技学院性命学校朱焕乎研究组在Developmental Cell刊物上发布名为“Monomethyl branched-chain fatty acid mediates amino acid sensing by mTORC1” 的毕业论文。该科学研究运用秀美纤毛虫的细胞模型,发觉含有于牛羊肉和乳制品中的单羟基碳键油酸能够当作一种主要的营养膳食数据信号管控鞘脂及mTOR通道,从而危害小动物对食材中总碳水化合物成分的判定并确定其生长发育运势。
食材是包含我们以内的所有动物成长发育最重要的自然资源之一。与别的重要存活要素,似水和气体对比,因为食材在自然环境中的比较稀缺性,其通常是决策物种盛衰的速度限制流程。因此,动物进化出一套强劲的营养膳食认知系统软件,依据自然环境健康状况的好坏,来相对地管控自己的成长新陈代谢速率乃至生长发育运势(如生长发育/滞育、个人尺寸、使用寿命等)。
近些年微生物科学家们运用哺乳类动物组织培养技术体细胞管理体系,逐渐揭露了体细胞认知碳水化合物、葡萄糖水等重要营养成分分子结构的一系列有关转录因子(如mTOR,甘精胰岛素,AMPK等)及分子结构体制。这提醒营养成分分子结构除开给予性命需要的有机物动能外,还很有可能做为信号分子来参加人体细胞的排泄全过程。但可惜的是,现阶段这一点难以在活物中认证。其根本原因取决于:与组织培养技术体细胞不一样,食材中重要营养成分分子结构的贫乏一般 会造成小动物快速身亡,因此没法检测其是不是做为信号分子,在小动物活物成长发育中扮演着至关重要的人物角色。
对于这种难题,科学研究工作人员最先运用秀美隐杆纤毛虫在“挨饿情况”下会长期性生存这一特点,绕开小动物在营养成分贫乏时没法生活的缺陷,将纤毛虫塑造在食材比较严重短缺的情形下,使其进到可逆性的L3稚虫滞育情况。接着外源性加上各种各样关键营养物质,观查其能否会危害纤毛虫对养分的分辨。她们惊讶地发觉,不论是加上单种糖原或碳水化合物,都没法蒙骗纤毛虫。而一种碳链尾端含有羟基的饱和脂肪——单羟基碳键油酸,能够蒙骗纤毛虫撤出这类防御性的滞育情况并身亡。进一步的研究发现,纤毛虫滞育的主要原因是因为食材中总碳水化合物量的不够;而添加单羟基碳键油酸促使纤毛虫不正确地觉得碳水化合物早已充分了,造成其修复了自个的生长并悲剧身亡。
单羟基碳键油酸对生长发育运势的管控最开始是由英国佛罗里达高校的韩珉专家教授在纤毛虫中看到的:一旦断开内源性和外源性的单羟基碳键油酸供货,纤毛虫从卵中卵化后便会100%进到滞育情况。虽然接着的一系列科学研究揭露了单羟基碳键油酸根据生成中下游的糖鞘脂及激话mTORC1通道来管控生长发育,但这类管控的生理学实际意义一直不确立。朱焕乎组的发觉提醒,做为必须氨基酸亮氨酸的类化合物,单羟基碳键油酸好像受体了纤毛虫对食材总碳水化合物的认知。而进一步探讨的证明了纤毛虫身体内分散单羟基碳键油酸的浓度值与食品中碳水化合物的量成正比。
为啥演变中,小动物会选取用单羟基碳键油酸来评定总碳水化合物的进化速率呢?科学研究工作人员发觉纤毛虫在自然中的几类食材病菌/肠胃菌中,含有很多的单羟基碳键油酸。这说明小动物恰当地使用了病菌能够 将碳水化合物转换成单羟基碳键油酸这一状况,做为自身分辨碳水化合物进化速率的规范。而身体的肠胃菌中一样带有大量的的碳键油酸,大家是不是一样也会用单羟基碳键油酸来分辨健康状况呢?这将是一个十分好玩儿的难题,尚需进一步科学研究!
上海市科技学院生物科学与技术学校朱焕乎组2016级博士生朱孟楠和科研助理滕福康为毕业论文的一同第一作者,性命学校博士生郑洁、李丽,研究生张淑贤、许凡及其天津医科大的孙海鹏专家教授和邵静也进行了此项科学研究。该項目获得了国家科技部、我国自然基金委、上海市科委等工程及上海市科技学院运行资金的适用。
全文连接:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.09.010