筹办先容

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筹办布景

Background

饥饿被以为是影响寿命的一个蹙迫因素。已有筹办标明，限制卡路里摄入（如通过间歇性禁食或低卵白饮食）不错延迟命命，但这些机制尚不都备明确。

筹办指标

Objectives

减少进食如故饥饿感自己对果蝇寿命的影响过甚分子学机制。

筹办智商

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筹办亮点

1、饮食主管实验：果蝇被喂养不同BCAA水平的饮食（低BCAA和高BCAA）以不雅察其对食品摄入量、饥饿景象和寿命的影响。通过再喂食实验来评估BCAA对饥饿感的影响。

2、遗传主管实验：使用Gal4/UAS系统，通过抒发红光明锐的阳离子通谈UAS-CsChrimson，激活标记核心大脑中80个神经元的R50H05-GAL4转基因，来指导果蝇的饥饿景象。使用全神经元最先器Nsyb-GeneSwitch-GAL4，通过添加药物RU486来脉冲和可视化H3.3-GFP转基因，并在移除RU486后进行跟踪，以不雅察H3.3-GFP在神经染色质中的整合和踏实性。

3、分子生物学分析：通过Western blot和qPCR等本事测量果蝇头部和大脑中的组卵白H3丰采、H3K9乙酰化、H3K27乙酰化和H3K9甲基化等组卵白翻译后修饰（PTMs）。使用RNAi糟践卵白伴侣Hira，以测试H3.3整合在饥饿反应中的作用。

4、药物侵略实验：果蝇被喂养组卵白去乙酰化酶（HDACs）扼制剂丁酸钠，以测试组卵白乙酰化对饥饿感和进食看成的影响。

5、看成学测试：使用果蝇液体食品互动计数器（FLIC）测量果蝇在不同饮食条目下的食品互动频率。测量果蝇在富含碳水化合物或富含卵白质的食品上的互动频率，以评估特定养分素的饥饿感。

6、寿命分析：纪录和分析果蝇在不同饮食和遗传主管条目下的寿命，比拟低BCAA饮食、激活饥饿神经元、HDAC扼制剂处理等对寿命的影响。

筹办发现

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1.为了筹办神经景象若何引发进食并鼎新衰弱，主要关切了支链氨基酸（BCAAs），因为在哺乳动物和果蝇的饮食中减少它们的丰采会增多卵白质的食欲并延迟命命，在K. J. Weave团队的筹办中发现了交流的论断，其中雌性果蝇寿命延迟更明显。因此，估量减少饮食中的BCAA可能促进了一种增强和握久的饥饿景象从而延迟命命。在省略的模子系统中（要是蝇）测量饥饿景象可能具有挑战性，因为动物进食的原因多种各样，单纯通过总食品摄入量不可准确反应饥饿水平。因此，筹办东谈主员计划了一个“再喂食实验”来更准确地细目BCAA若何影响饥饿景象。果蝇先被劫掠食品20小时，然后再喂食3小时的测试食品（低BCAA或高BCAA饮食）。接着，果蝇被舍弃在一个包含蔗糖和酵母的环境中，筹办东谈主员使用果蝇液体食品互动计数器（FLIC）测量它们与食品的互动次数。扫尾再喂食低BCAA食品的果蝇与食品的互动次数多于再喂食高BCAA食品的果蝇，何况与根柢莫得再喂食的果蝇互动频率交流。这标明低BCAA饮食可能导致了一种增强的饥饿景象。筹办东谈主员差别减少高BCAA饮食中的每种BCAA，发现只须减少异亮氨酸会导致果蝇增多进食，而减少缬氨酸或亮氨酸或其他氨基酸的成对组合不会。再喂食实验进一步测试异亮氨酸是否影响特定养分素的饥饿。实验潜入，再喂食成例糖和酵母食品的果蝇对富含卵白质的食品的需求更强，而再喂食添加异亮氨酸的食品的果蝇对卵白质食品和碳水化合物食品的需求莫得显赫互异。这标明，饮食中的异亮氨酸量鼎新了特定的卵白质食欲。筹办东谈主员在果蝇的饮食中减少了统统BCAA或仅减少异亮氨酸，扫尾发现仅限制异亮氨酸就足以延迟命命，与减少统统BCAA成果一样。即使增多了卡路里、总氨基酸和碳水化合物的摄入量，限制异亮氨酸一经能延迟命命。（图1）

图1

2.进一步辩论了BCAA、饥饿神经元和大脑之间的分子互相作用，尤其是它们如安在分子层面上编码饥饿景象，并通过组卵白的翻译后修饰（PTMs）来体现。筹办东谈主员使用Gal4转基因最先线R50H05-GAL4标记了核心大脑中的80个神经元，抒发了红光明锐的阳离子通谈UAS-CsChrimson，创建了果蝇，这些果蝇的R50H05饥饿神经元不错光遗传学激活，东谈主为地产生饥饿。实验扫尾潜入，这些果蝇摄入的食品是保握在合并基因型且在晦漆黑或抒发扼制看成的绿光明锐视卵白通谈(GtACR)的果蝇的两倍。筹办发现，喂养低BCAA饮食一周后，果蝇头部的组卵白H3丰采和H3K9乙酰化显赫镌汰。H3K27乙酰化也略有减少，但H3K9甲基化莫得变化。通过喂养果蝇组卵白去乙酰化酶扼制剂（如丁酸钠），不错取消饮食对组卵白PTMs和总H3的影响。在低BCAA饮食的果蝇头部和大脑中，H3的丰采镌汰，尽管H3 mRNA增多了。H4在不同饮食之间莫得变化。通过激活R50H05饥饿神经元零丁于饮食指导饥饿，也在果蝇头部减少了H3丰采。在低BCAA饮食中添加极端的异亮氨酸部分地重现了BCAAs对H3丰采的影响，标明组卵白修饰可能与饥饿表型干系。（图2）

图2

3.辩论了组卵白变体H3.3在低BCAA饮食对果蝇头部和大脑的影响，尤其是其在神经染色质中的整合情况，以及组卵白乙酰化对进食和寿命的鼎新作用。组卵白去乙酰化酶扼制剂（HDACs）的使用不错破裂饮食依赖的组卵白乙酰化和总H3的互异，并取消低BCAA饮食上增多的进食。HDAC扼制剂和Rpd3突变体不错稍稍延迟果蝇在高BCAA食品上的中位寿命，这营救组卵白乙酰化组可能影响饥饿而不是进食自己的不雅点。卵白伴侣Hira的糟践取消了低BCAA饮食上增多的进食，但对寿命莫得影响，标明H3/H3.3的互异使用关于进食鼎新是必需的，但对寿命影响则不显赫。（图3）

图3

筹办参议

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1、模子局限性：筹办主要在果蝇模子上进行，诚然果蝇是筹办衰弱和代谢的常用模子，但这些发现是否粗略都备适用于其他物种（相当是哺乳动物和东谈主类）尚需进一步考据。

2、饥饿感的测量智商：饥饿景象的测量和界说存在一定的复杂性和挑战。诚然通过果蝇的食品摄入量和看成来估量饥饿景象，但这种智商可能无法全面反应饥饿的生理和心境层面。

3、永久效应的筹办：饥饿感在短期内增多进食量，但永久的成果和稳当性变化尚未充分辩论。低BCAA饮食永久对健康和寿命的影响需要进一步的永久筹办来考据。

4、饮食身分的综配合用：诚然筹办主要汇集在BCAA对饥饿和寿命的影响，但饮食中的其他身分（如脂肪、碳水化合物、其他氨基酸等）若何互相作用并共同影响这些经过尚需进一步筹办。

参考文件

[1] Weaver KJ, Holt RA, Henry E, Lyu Y, Pletcher SD. Effects of hunger on neuronal histone modifications slow aging in Drosophila. Science. 2023 May 12;380(6645):625-632. doi: 10.1126/science.ade1662. Epub 2023 May 11. PMID:37167393.

END

案牍 | 杨青林

排版 | 杨青林

发布｜姜笑南

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