5 Поживні речовини як регулятори генної експресії Наукові досягнення в галузі харчування тварин для

Розділ: 5 поживних речовин як регулятори експресії генів

5
Поживні речовини як регулятори експресії генів

Університет штату Мічиган

Макроелементи (вуглеводи, ліпіди та білки) відіграють фундаментальну роль у зростанні та розвитку ссавців, служачи джерелом енергії, а також компонентами для синтезу структурних та регулюючих компонентів клітин. Деякі макроелементи також впливають на функцію клітин через зміну циркулюючих гормонів (наприклад, регуляція глюкози вивільнення інсуліну з β-клітин підшлункової залози). Ми вже багато років знаємо, що деякі мікроелементи, такі як вітаміни А і D, мають значний вплив на експресію генів завдяки регуляції внутрішньоклітинних рецепторів, які зв'язують промотори певних генів.

Поняття, що макроелементи або їх метаболіти можуть також впливати на експресію генів, - це нова концепція, яка з’явилася за останнє десятиліття. Зараз стало зрозуміло, що певні макроелементи (або їх метаболіти) впливають на експресію генів і призводять до змін у кількості ключових білків, які функціонують на критичних етапах метаболічних шляхів або контролюють поділ або диференціацію клітин (рис. 5-1). Тут я коротко описую, як три макроелементи (тобто холестерин, глюкоза та харчовий жир) впливають на експресію генів, змінюючи клітинний метаболізм.

РИСУНОК 5–1. Огляд поживних речовин як регуляторів експресії генів.

РЕГЛАМЕНТ ХОЛЕСТЕРОЛУ

SREBP синтезуються як

Білки-попередники 125 кд (pSREBP) прив'язані до ендоплазматичного ретикулуму та мембран Гольджі. Специфічні протеази перетравлюють попередник, утворюючи 65 кд форму SREBP (nSREBP), яка рухається до ядра, де він зв'язує SRE. Холестерин регулює вміст ядерних речовин

РИСУНОК 5–2. Регуляція холестерину метаболізму холестерину.

SREBP, контролюючи етап протеолізу. Холестерин контролює проходження SREBP з ендоплазматичного ретикулуму в гольджі. Коли рівень холестерину низький, відбувається протеоліз pSREBP, який генерує nSREBP і активуються специфічні SREBP-регульовані гени. З підвищенням рівня внутрішньоклітинного холестерину протеоліз SREBP знижується, що призводить до падіння nSREBP та пригнічення транскрипції генів. Таким чином, холестерин є регулятором зворотного зв’язку для власного синтезу шляхом контролю вмісту ядерних речовин SREBP.

РЕГУЛЮВАННЯ ГЛЮКОЗИ

Вплив глюкози на експресію гена традиційно приписують його регуляції вивільнення інсуліну з β-клітини підшлункової залози. Однак дослідження з первинними гепатоцитами та β-клітинами підшлункової залози показали, що глюкоза діє незалежно від інсуліну для контролю експресії генів. Коли концентрація глюкози в клітинах печінки збільшується, ферменти, такі як піруваткіназа та ацетил-КоА карбоксилаза, збільшуються. Це призводить до збільшення потоку метаболітів глюкози в синтез жирних кислот. У β-клітині підшлункової залози транскрипція піруваткінази та гена інсуліну індукується глюкозою. В обох випадках глюкоза стимулює транскрипцію специфічних генів, які збільшують клітинний вміст відповідної мРНК та білка. Ці гени, регульовані глюкозою, містять у своїх промоторах певні цис-регуляторні елементи, які називаються вуглеводами (або глюкозою)

елементи відповіді. На жаль, ідентичність факторів транскрипції, що зв’язують ці елементи, та механізм регуляції глюкози цих факторів невідомий. Тим не менше, загальний ефект цього регуляторного механізму полягає у сприянні засвоєнню глюкози з кровообігу, її внутрішньоклітинному метаболізму та асиміляції в ліпіди.

Регулювання жирної кислоти