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降低代谢率可以防止基因突变的不利影响

2019-07-28 15:12:04 • 来源：

在一项新研究中，研究人员将突变果蝇的代谢率降低了50%，并且许多突变的预期有害影响从未表现出来。在通过实验测试果蝇的许多不同基因突变后，研究人员每次都发现了相同的结果。在西北大学的一项新研究中，研究人员将突变果蝇的代谢率降低了50%，并且许多突变的预期不利影响从未表现出来。在通过实验测试果蝇的许多不同基因突变后，研究人员每次都发现了相同的结果。

降低代谢率可以防止基因突变的不利影响

“当苍蝇以正常速度发育时，就会出现发育问题，”负责实验研究的西北大学的理查德·卡特说。“当我们放慢速度时，发育问题就会消失。它们发展得更慢，增长更慢，但是，它们是正常动物。”

“这推动了我们所知道的关于发展的一切模式，”西北大学领导计算研究的LuísAmaral补充道。“我们一直认为，如果你'打破'一些基因，就会产生严重的发育后果。事实证明，对于某些基因来说，这是不正确的 - 只要你也减缓了生长中有机体的新陈代谢。”

这项研究可以解释许多因素，例如为什么工厂养殖的鸡为过度生长而产生更多的发育问题，或者为什么热量限制与长寿有关。

该研究将于7月25日在Cell杂志上发表。Carthew是西北大学Weinberg艺术与科学学院的分子生物科学教授，以及Feinberg医学院的生物化学和分子遗传学教授。Amaral是西北麦考密克工程学院的Erastus O. Haven化学与生物工程教授。

也许这项研究最引人注目的发现，研究人员发现，果蝇 - 代谢率降低 - 可以在没有任何microRNA的情况下生存，这在以前被认为是不可能的。microRNA在所有植物和动物物种中发现，在调节基因表达中起着关键作用。简而言之：microRNA控制着发育，生理和行为。

“我们从20年的研究中了解到，microRNA对生命至关重要。如果你没有任何microRNA，你就会死了。就像那样简单，”Carthew说。“在我们的研究中，我们减缓了没有制造任何microRNA的果蝇的新陈代谢。它们存活下来，它们长大了，它们变成了正常的成年人。

“我们的研究结果表明，整个基因调控家族并不重要，”他补充道。“你所需要做的就是将新陈代谢减慢约50%。”

诺贝尔奖获得者托马斯亨特摩根于1915年首次注意到饮食和基因突变之间的联系。当他在有限数量的贫穷食物上饲养突变果蝇时，摩根注意到一些突变从未表达过。

“他认为这很有趣，但他没有任何解释，”Carthew说。

Carthew和Amaral现在认为答案是反馈控制。在生物学，工程学，经济学和许多其他领域中，反馈控制使复杂系统能够调整性能以满足期望的响应。经过几年的数百次实验，西北二人组认为，新陈代谢较慢，动物系统有时间纠正错误。

“当你看到细胞内相互作用的所有不同蛋白质和基因时，你可能会被所有成分和它们之间的相互作用所淹没，”Amaral说。“如果你发展迅速并出现问题，那可能是灾难性的。你需要这些复杂的网络，因为它们会增加冗余以防止灾难。

“但如果你的增长缓慢，你可能不需要这么复杂的系统，”他说。“你有更多时间适应错误并对变化做出反应。”

换句话说，如果你给系统更多的时间，它最终会到达它需要的地方。Carthew也是西北大学Robert H. Lurie综合癌症中心的成员，他说这一发现最终可能适用于癌症。

“肿瘤极其代谢活跃，”他说。“肿瘤吸收了大量的能量，这就是为什么癌症患者经常疲惫的原因。我们可能会考虑如何针对癌细胞的新陈代谢。可能通过减慢代谢率，我们可以阻止肿瘤细胞的致癌突变表达他们的癌症表型。“

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