分子营养学研究概况

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1、浅谈分子营养学朱春森摘要：自1985年SimopoulosAP博士首次提出“分子营养学”以来，其在阐述营养素与基因如何相互作用以及导致营养相关疾病发生、发展方面取得了许多重要进展。随着多学科向营养学领域交叉渗透，分子营养学必将成为未来营养学研究的重要方向之一。关键词：分子营养学营养素基因随着分子生物学理论与实验技术在生命科学领域各个学科之间交叉渗透与应用，产生了许多新兴的学科，分子营养学就是主要基于现代分子生物学原理和技术以及生理学、内分泌学、遗传流行病学等的快速发展和这些新知识向营养学研究领域的交叉渗透而产生的一门新兴的边缘学科。自1985年Simopo

2、ulosAP博士首次提出“分子营养学”这个名词以来，分子营养学在阐述营养素与基因如何相互作用以及导致营养相关疾病发生、发展方面取得了许多重大进展。1分子营养学概述分子营养学目前还没有统一正式的定义，即便是有些正在进行此类研究的学者也不知道是在从事这方面的研究，有的学者认为其主要研究营养素与基因之间的相互作用（即营养素对基因表达的调控作用和遗传因素对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的决定作用），以及二者相互作用对生物体表型特征(如营养充足、营养缺乏、营养相关疾病、先天代谢性缺陷)影响的规律。它为促进健康，预防和控制营养缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性缺陷等

3、，而根据不同基因型及其变异、营养素对基因表达的特异调节，制订出营养素需要量、供给量标准和膳食指南，或制定特殊膳食平衡计划等，提供了真实、可靠的科学依据。分子营养学主要包括以下三个方面的研究内容：1）研究营养素对基因表达的调控作用及机制，并利用营养素促进对健康有益基因的表达和抑制对健康有害基因的表达；2）研究遗传变异或基因多态性对营养素消化、吸收、分布、代谢和排泄的影响，及营养素需要量个体差异的遗传学基础；3）营养素与基因相互作用导致营养缺乏病、营养相关疾病和先天代谢性缺陷的机制及膳食干预的研究。2营养素对基因的调控生命从一开始产生，其遗传物质就决定了该个体

4、的遗传命运。遗传物质主要是各种类型的基因，机体从产生到消亡的一切生命现象，无一不是它们调控的结果。营养素作为重要的环境因素之一，对基因表达会产生直接或间接作用,从而对生命现象产生重要的影响。营养素虽然在短时间内不能改变遗传学命运,但可通过营养素修饰这些基因的表达,从而改变这些遗传学命运出现的时间进程。人们对营养素可直接、独立地调节基因表达的发现而标志着对营养素功能的认识已深入到了基因水平，是始自上个世纪80年代，这不仅对预防疾病、促进健康和长寿有着十分重要的意义,而且将推动人们重新全面、深入地认识营养素的功能。2.1营养素对基因调控的机制2.1.1营养素对

5、基因调控的特点几乎所有的营养素对基因的表达都有调节作用，其作用特点是:1）一种营养素可调节多种基因的表达；2）一种基因表达又受多种营养素的调节；3）一种营养素不仅可对其本身代谢途径所涉及的基因表达进行调节，还可影响其它营养素代谢途径所涉及的基因表达；4）营养素不仅可影响细胞增殖、分化及机体生长发育相关基因表达，而且还可对致病基因的表达产生重要的调节作用。42.1.2营养素对基因表达的调控水平真核基因的表达是一个多阶段的过程，其基因表达的调控也是在多阶段水平上来实现的，即大致可分为转录前、转录、转录后、翻译和翻译后等5个水平。营养素可在基因表达的所有水平上对

6、其进行调节，虽然不同营养素各有其重点或专一调节水平，但绝大多数营养素对基因表达的调节发生在转录水平上。2.1.3营养素对基因表达的调控途径营养素本身或其代谢产物可作为信号分子，作用于细胞表面受体或直接作用于细胞内受体，从而激活细胞信号转导系统，并与转录因子相互作用激活基因表达，或直接激活基因表达。主要途径有：1)cAMP或cGMP蛋白激酶途径；2)酪氨酸激酶系统(以上两个途径主要是通过对一些转录因子和P或辅助因子的磷酸化和去磷酸化作用，从而影响这些因子激活基因转录的活性)；3)离子通道和P或磷酸肌苷酸介导的途径；4)细胞内受体途径，细胞内受体可以是催化反应

7、的酶，也可以是基因表达的调控蛋白，大多数营养素对基因表达的调控是通过细胞内受体途径实现的。2.2几种营养素对基因表达的调控饮食中蛋白质的摄入量，通过调控尿素循环中酶转录所需要的mRNA数量，来影响机体尿素的合成。蛋白质饮食可使尿素循环中鸟氨酸甲酰转移酶、氨甲酰磷酸合成酶、胱氨酸及精氨酸酶等mRNA水平增高，活性增强，从而增加尿素合成。同样，饥饿状况也在转录水平对尿素合成酶基因进行调控，影响尿素合成。脂肪合成所需的脂肪酸合成酶的基因，是协同表达的它在转录和翻译这两水平均受营养素的调控。膳食中的脂肪酸的种类和质量可调控脂肪酸去饱和酶的活性，改变生物膜的组成和特

8、性，继而影响镶嵌在膜中的蛋白质的结构和活性，改变细胞膜的流动性，改