研究介绍:食物真的会影响我们的基因吗?

最近发表在《自然微生物学》上的一篇文章指出,我们吃的食物可能会影响我们几乎所有的基因。研究人员以酵母为研究模型,模拟人体的一些基本过程。这项研究的结果表明,不仅基因的活性会影响新陈代谢,新陈代谢也会对基因产生不利影响,人体细胞对营养物质的有效摄入也会对基因产生影响。

细胞的行为主要由两个因素决定,包括自身基因的影响和维持细胞正常功能的化学反应,即新陈代谢。新陈代谢主要有两个目的:打破高能键,为身体提供能量;制造细胞所需的所有化合物。

人们在探索一个生物体的基因组,相当于绘制了一个生物体完整的DNA“蓝图”。这种“蓝图”可以为人们提供丰富的信息,包括特定生物体的外观等等。但是现在这个图还不完整,难点在于某个基因可以被其他基因或者DNA的某个区域调控,也可以被后天因素改变——比如一些小分子会附着在DNA链上,像开关一样改变基因的表达。

先前的研究表明,代谢网络也可能在基因中发挥调节作用。代谢网络是生物体内一系列生化反应的总称。这些反应主要取决于细胞摄入的营养物质。这些营养素包括糖、氨基酸、脂肪酸和维生素,可以从我们每天吃的食物中获得。

一个国际研究团队,剑桥大学的马库斯博士和弗朗西斯?在克里克研究所的领导下,这种情况的程度得到了验证,代谢在细胞最基本功能中的重要作用得到了阐明。他们的实验对象仍然是酵母细胞。酵母是大规模实验的理想模型。因为它操作起来比动物模型简单得多,而且它的许多重要基因和基本细胞机制与动物和人类的相同或非常相似。

研究人员控制酵母细胞中主要代谢物的水平,并探索这种变化对基因行为和基因表达产物的影响。结果表明,细胞代谢的变化可以影响约80%基因的行为及其产物的表达。

马库斯博士解释说:“细胞代谢在细胞本身中发挥的作用远比我们之前认为的更重要。”“细胞摄取的营养可以影响几乎所有的基因。其实很多时候,这种效果是非常明显的。改变细胞的新陈代谢可能会彻底改变基因的表达。

“传统观点认为,基因控制着将营养物质分解成重要分子的过程。但现在很清楚,营养物质的分解也会影响基因的表达。”

研究人员认为,这一发现可能会产生广泛的影响,包括了解人体对某些药物的反应。比如在癌症治疗中,肿瘤细胞会形成多种基因突变,从根本上改变细胞内的代谢网络。相反,代谢网络的变化会影响自身基因的行为。这可以解释为什么有些药物对某些人无效。

“我们的研究结果对科学家来说也具有重要意义,”马库斯博士说。“当生物实验在实验条件下无法重复时,我们常常会责怪粗心的研究者。然而,可能的原因是新陈代谢的微小差异可以改变实验结果。我们需要建立更完善的实验室程序,以便更好地控制代谢误差。这将有助于我们设计更好、更可靠的实验。”