差异:代谢和基因的相互影响

基因组学是什么?

基因组学就是研究一群基因组的信息和功能。我们经常听到基因组学领域响当当的“人类基因组计划”,它的目标是测定人类 30 亿个碱基对的基因信息。而营养基因组学,是从这 30 亿个碱基对的基因信息中,筛选出和营养代谢相关的基因来进行研究。

对营养基因组学来说,检测技术已经不再是问题了,挑战在于我们能不能正确解读检测的结果,并且把结果和日常饮食联系起来。

说到这里,有人可能跃跃欲试,也想去做一个营养基因组学方面的检测,看能不能给自己制定一个个性化的食谱。目前,根据这个检测结果做个性化膳食指导,确实已经有应用了。但我觉得,普通人没有必要去做。

为什么呢?因为现在的个性化指导,主要是针对特殊人群的,你用不上。比如我们刚才提到的孕期叶酸代谢能力检测,还有新生儿苯丙酮尿症的基因检测。另外还有一些热门的营养代谢检测项目,看起来好像你用得着的,比如用来做减肥指导的项目,我也暂时不推荐你花这个钱。原因很简单,因为结论不确定。比方说,哪些基因能决定脂肪可以优先代谢呢?这样的问题目前还没有确切的答案。

营养代谢可以反过来影响基因

随着研究的不断深入,科学家发现,基因和营养代谢的关系并不是单向的,而是双向的。也就是说,营养代谢可以反过来影响基因。当然,这里说的“影响”,并不是说营养代谢可以影响基因的序列,而是影响基因的表达。

首先,“基因的表达”是什么意思呢?我们身上的每个细胞里,都含有编码人体所有蛋白质的基因,但不同的细胞会选择性地合成自己需要的蛋白。比方说,胰岛素基因每个细胞都有,但只有胰腺细胞才会合成胰岛素蛋白质。当胰腺细胞合成胰岛素的时候,我们就会说胰岛素基因被“表达”了。

如果基因序列是枪膛里的子弹,基因表达就是扣动扳机的过程。光有子弹,不扣扳机,不会产生任何杀伤力。同样,基因序列摆在那里,但不表达的话,就发挥不了任何功能。

那营养代谢是怎么影响基因表达的呢?

(一)转录因子--出生后

有位老人觉得素食更健康,每天都吃清淡的斋饭,不吃肉。结果他有一次去体检的时候发现,自己竟然有了脂肪肝。他觉得这不可能啊,我都不吃肉,做饭放的油也很少,怎么会突然有脂肪肝了呢?这背后的原因,就可以从“转录因子”说起。

转录因子负责和特定的基因结合,会决定在什么时间、什么细胞里表达什么基因序列。这些转录因子本身是一类功能蛋白质,自己会先被某种代谢产物激活,之后再去激活基因的表达。

在脂肪肝的案例中,有一种基因叫 S14,它负责编码肝脏脂肪的合成酶。如果这种基因被激活了,那肝脏上就非常容易堆积脂肪,导致脂肪肝。一般来说,负责激活 S14 的转录因子,没那么活跃。但研究发现有一种营养素可以激活它,这种营养素竟然是我们非常熟悉的葡萄糖。于是,链条形成了,老人长期高碳水饮食激活了转录因子,转录因子又去激活了脂肪合成酶基因,肝脏上的脂肪越来越多,脂肪肝就出现了。

你看,营养代谢产物,可以作为转录因子的激活物来影响基因表达。

(二)表观遗传学印记--出生前

有位妈妈在怀孕期间,放开了吃,吃了很多高脂肪、高糖的食物。结果她的孩子出生之后,即使饮食健康,肥胖、高血脂和糖尿病的风险也会显著增加。研究发现,这种母子之间的传递并不是像双眼皮、高鼻梁那样,通过基因来完成的,而是通过“表观遗传学印记”实现的。这种传递,甚至会延续三代以上。

到底什么是表观遗传学印记呢?它们是基因序列之外的原子团,不改变基因的序列,但却是基因表达的开关。

那这和营养代谢有什么关系呢?科学家证实,不少营养素,比如叶酸、维生素B12、胆碱、n-3 脂肪酸,以及一些矿物质和必需氨基酸,都是表观遗传学印记的原材料。

 

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