从经验上,我们可以有一个判断,人是否容易发胖和父母有一定关系,也就是遗传和基因的关系。那么营养代谢和基因是什么关系呢?
它们可以相互影响,基因可以影响营养代谢这个很好理解,比如说孕妇在怀孕期间需要补充一种B族维生素叫叶酸,它补充量的确定就需要检测几个关键的酶的基因型,因为不同的基因编码突变会导致酶的活性不同,进而影响叶酸的吸收效率。
那么,营养代谢可以影响基因吗?可以,但并不能直接影响基因序列,可以影响基因的表达。
基因表达,指的是遗传信息从核酸(DNA或RNA)到蛋白质的传递过程,比如说胰岛素基因每个细胞都有,但只有细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,我们就说胰岛素基因被“表达”了。
营养代谢对基因表达的影响主要有两个方式,有两个关键词:“转录因子”、“表观遗传学印记”,为了便于理解这里直接引用仝卿老师在课程里的例子:
第一个关键词叫“转录因子”。咱们从一个案例开始。
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。
营养代谢影响基因表达的第二个关键词,叫“表观遗传学印记”。我们还是从一个案例说起吧。
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。
我还看到了一个更有意思的研究结果。胎儿身上的表观遗传学印记,可能来自妈妈吃下去的菜。研究发现,某种植物自带的表观遗传学印记,可以进入妈妈的血液,通过胎盘转移,直接调控胎儿的基因表达。
一句话总结一下,营养代谢产物可以作为表观遗传学印记的原材料来影响基因表达。
不管是转录因子,还是表观遗传学印记,这些营养基因组学的研究结果,都在为营养科学打开新的世界,提示我们:吃的东西或许可以用一种有趣的方式和我们体内的基因产生连接。
怪不得有句话叫“人如其食”。营养基因组学告诉我们,你是一个什么样的人,这件事儿不仅由爸妈决定,也部分由食物决定。
这些知识是营养学底层的逻辑,虽然不能直接知道我们实践,但是可以让我们今后在吃东西的时候理解为什么要这样吃,还是有很大的积极作用的。
祝夏安。
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