食物中的蛋白和糖类对体内基因的调节

最近科学家发现，食物中蛋白质和糖的含量会影响果蝇tobi基因的活性。该基因编码一个进化上保守的葡萄糖苷酶，负责将储存糖原转换为葡萄糖。它由蛋白质激活，受糖类抑制。研究人员提供证据表明，将食物中蛋白质和糖类对胰岛素信号系统的影响分开对待，被证明是明智的。该研究结果也为解释饮食与寿命的关系提供线索。

　　生物通报道：研究人员已经发现，根据食物中蛋白质和糖的含量不同，果蝇中基因的活性会出现升高或降落。这个研究结果发表在四月刊的《细胞代谢》（Cell Metabolism）上。该结果揭示，昆虫，甚至人类都可能有处理极端食物的方式，包括高蛋白质和低碳水化合物食物等等。这些研究结果也为解释饮食与寿命的关系提供线索。  

这个被称作tobi（“target of brain insulin”的简写）基因编码一个进化上保守的葡萄糖苷酶，负责将储存糖原转换为葡萄糖。 

“这个基因由蛋白质激活，受糖类抑制”，德国卡尔斯鲁厄研究中心（Forschungszentrum Karlsruhe）的Michael Pankratz说，“问题是，为什么身体需要这样一个机制，以便根据具体的饮食条件释放葡萄糖？” 

高蛋白食物可能是一个答案， Pankratz说。举例来说，当人们食用高蛋白质、低碳水化合物食物的时候，会释放出胰岛素，刺激细胞从血液中吸收糖分。假如只有极少或没有摄取糖类，那么就会导致出现低血糖。因此身体需要第二种机制来从糖原中释放出葡萄糖。他说：“我们认为这就是发生在果蝇中的情况。它是一个处于极端食物条件下的一个敏感机制。” 

在哺乳动物中，由胰岛素和胰高血糖素组成的对抗行为是调节代谢的最重要系统之一。在摄入高糖时，胰腺细胞分泌出胰岛素，以保持血糖水平的稳定。当血糖过低时，其它的胰腺细胞分泌出胰高血糖素，降解糖原，释放出葡萄糖。研究人员指出，胰岛素和胰高血糖素之间的对抗作用并不是非常严格的，因为氨基酸的增加会同时促进胰岛素和胰高血糖素的分泌。

早先的研究在果蝇中发现胰岛素和胰高血糖素样多肽，但仍然没有搞清楚这些信号如何起作用。在这项新研究中，通过分析缺乏生成胰岛素细胞的果蝇中基因活性的变化，研究人员发现了tobi。进一步研究发现，当果蝇食用高蛋白的酵母膏时，tobi的含量增多；但果蝇进食糖类混合物时，tobi的含量则下降。tobi的表达模式使人想起哺乳动物中胰高血糖素激素的调节。研究人员指出，这表明该基因可能被一个类似的激素控制。 

早先的研究表明，缺乏生成胰岛素细胞的果蝇中，tobi的表达量也更少，而果蝇的寿命更长。研究人员发现，事实确实如此，但只发生在喂养了高蛋白食物的果蝇中。 

Pankratz说，tobi到底在寿命中扮演什么作用，还有待将来的深入研究。

目前的研究表明，蛋白质对胰岛素信号系统的影响可能比糖类还要大。越来越多的证据表明，影响寿命的，不是摄入热量的数量，而是质量。因此，将食物中蛋白质和糖类对胰岛素信号系统的影响分开对待，被证明是明智的。 

“Pankratz及同事的工作中，新颖和激动人心的地方在于，综合运用了基因表达调控、内分泌学、生理学等在模式生物中进行了研究。模式生物的基因组和基因调节性的连锁，可以容易地与人类基因组对比分析”，加州大学旧金山分校的Eric Rulifson说，“由于在哺乳动物的胰岛和果蝇的类胰岛细胞中有类似的累积，因此对它们有相似的稳态机制也不会感到惊讶。果蝇和人类的这个机制在进化上可能是保守的。”（生物通，揭鹰） 

原始论文：
Buch S et al. Opposing Effects of Dietary Protein and Sugar Regulate a Transcriptional Target of Drosophila Insulin-like Peptide Signaling. Cell Metabolism, Vol 7, 321-332, 09 April 2008