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研究微小的蠕虫可以解锁人类生活的新见解

USC最近进行的两项关于微小蠕虫的研究可以提供有关遗传和饮食如何影响包括人类在内的许多其他物种的繁殖和寿命的见解。秀丽隐杆线虫或秀丽隐杆线虫是一种毫米长的线虫蠕虫,乍一看似乎并不非常类似于哺乳动物。他们吃细菌,并且主要是雌雄同体,它们通过自我受精繁殖。USC伦纳德·戴维斯老年学学院副教授肖恩·柯兰说,蠕虫中的几个基因被发现具有高度进化保守性,或者在包括人类在内的其他物种中也被发现,这种微小的蠕虫是非常有用的动物模型。

饮食如何影响生殖和寿命

Curran的最新出版物,由Ph.D. 《分子生物学》候选人妮可·斯图尔(Nicole Stuhr)的研究,并于11月6日在《通信生物学》上发表,研究了改变秀丽隐杆线虫的细菌饮食如何改变动物的发育,繁殖和新陈代谢。在实验室中,线虫被喂食细菌的单一培养物,由于其广泛的可用性,通常是大肠杆菌菌株OP50。但是,这些饮食不能反映野生的线虫种类,Curran解释说。

为了使蠕虫的饮食多样化,Stuhr和Curran为蠕虫提供了大肠杆菌菌株OP50,HT115和HB101,还培养了三种不同的微生物菌株,这些菌株易于通过颜色识别:甲基细菌,看起来是红色的;黄单胞菌,是橙色的;鞘氨醇单胞菌,呈黄色。尽管六种饮食会为蠕虫提供相同的卡路里含量,但每种饮食的营养成分各不相同,研究人员测量了葡萄糖,甘油,糖原,甘油三酸酯和水的浓度,以创建营养成分。

研究人员指出,在饲喂红色和黄色饮食的蠕虫中,与橙色和三种大肠杆菌饮食相比,其寿命增加,但繁殖力却下降。研究小组还发现了脂肪在蠕虫体内还是在生殖细胞中的沉积更多,以及蠕虫幼虫阶段的生长速度差异,这表明饮食类型对发育有重要影响。由不同细菌饮食引起的改变不仅可以在表现出来的不同表型中看到,而且可以在遗传水平上看到,从而导致多种生理过程的基因表达波动,包括​​发育,脂肪含量,繁殖,健康和寿命。

“与人类可以选择素食,古法,无麸质的人类不同,蠕虫没有明确的饮食。这项研究介绍了三种新饮食,并将它们与传统上使用的标准大肠杆菌饮食进行了比较。这些饮食对健康和寿命产生巨大影响。” “我们现在的目标是确定每种饮食的哪些方面是因果关系的。这些新饮食将成为我们遗传工作中强有力的工具,从而在蠕虫中快速定义基因与饮食的关系,然后将这些研究应用于人类健康和长寿。”

Curran和Ph.D.于11月9日在《科学报告》中发表的另一项最新研究中。分子生物学的候选人Amy Hammerquist博士探索了MAFR-1基因的作用,该基因可抑制蛋白质RNA聚合酶III的产生。

当秀丽隐杆线虫中的MAFR-1基因被抑制时,蠕虫的精子细胞或雄性细胞比正常人小,并且受精不成功。但是,当蠕虫的生殖细胞中的MAFR-1表达恢复时,精子的大小和功能也恢复。

MAFR-1是基因Maf1的同系物(不同物种中的同等基因),该基因在整个动物界(包括人类)中都有发现。Curran说,先前的研究表明,破坏Maf1活性不仅会增加RNA聚合酶III的活性,还会导致细胞内脂肪丰度的增加,并且在某些情况下会改变寿命。

他说:“基于不同物种间Maf1活性的高度保守性,我们的研究可能提供了Maf1和RNA聚合酶III在哺乳动物雄性育性中的相似作用。” “据我们所知,这是在多细胞生物的任何单个组织中操纵任何Maf1同源物的第一个实例。综上所述,我们的发现表明,Maf1在独特的组织中可能具有独特的作用,值得进一步研究。”

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