5 nutrienți ca regulatori ai expresiei genei Progresele științifice în nutriția animalelor Promit

Capitol: 5 nutrienți ca regulatori ai expresiei genetice

5
Nutrienții ca regulatori ai expresiei genetice

Universitatea de Stat din Michigan

Macronutrienții (carbohidrați, lipide și proteine) joacă un rol fundamental în creșterea și dezvoltarea mamiferelor, servind ca sursă de energie, precum și ca componente pentru sinteza componentelor structurale și reglatoare ale celulelor. Anumiți macronutrienți afectează, de asemenea, funcția celulară prin schimbarea hormonilor circulanți (de exemplu, reglarea glucozei de eliberare a insulinei din celulele β pancreatice). Știm de mulți ani că anumiți micronutrienți, precum vitaminele A și D, au efecte dramatice asupra expresiei genelor prin reglarea receptorilor intracelulari care leagă promotorii genelor specifice.

Noțiunea că macronutrienții sau metaboliții lor ar putea afecta și expresia genelor este un concept nou care a apărut în ultimul deceniu. Acum este clar că anumiți macronutrienți (sau metaboliții lor) afectează expresia genelor și duc la modificări ale abundenței proteinelor cheie care funcționează în etape critice în căile metabolice sau controlează diviziunea sau diferențierea celulară (Figura 5-1). Aici, descriu pe scurt modul în care trei macronutrienți (adică colesterolul, glucoza și grăsimile din dietă) afectează expresia genelor pentru a schimba metabolismul celular.

FIGURILE 5-1. Prezentare generală a nutrienților ca regulatori ai expresiei genelor.

REGULAREA COLESTEROLULUI

SREBP-urile sunt sintetizate ca

Proteine precursoare de 125 kd (pSREBP) legate de reticulul endoplasmatic și membranele golgi. Proteazele specifice digeră precursorul pentru a genera o formă de 65 kd de SREBP (nSREBP) care se deplasează către nucleul unde leagă SRE. Colesterolul reglează conținutul nuclear de

FIGURILE 5-2. Reglarea colesterolului asupra metabolismului colesterolului.

SREBP prin controlul etapei de proteoliză. Colesterolul controlează trecerea SREBP-urilor de la reticulul endoplasmatic la golgi. Când nivelurile de colesterol sunt scăzute, apare proteoliza pSREBP și generează nSREBP și se activează gene specifice reglate de SREBP. Pe măsură ce nivelul colesterolului intracelular crește, proteoliza SREBP scade ducând la o scădere a nSREBP și suprimarea transcripției genice. Astfel, colesterolul este un regulator de feedback pentru propria sinteză prin controlul conținutului nuclear al SREBP-urilor.

REGULAREA GLUCOZEI

Efectele glucozei asupra expresiei genice au fost atribuite în mod tradițional reglării eliberării insulinei din celula β pancreatică. Cu toate acestea, studiile cu hepatocite primare și celule β pancreatice au arătat că glucoza acționează independent de insulină pentru a controla expresia genelor. Când concentrațiile de glucoză cresc în celulele hepatice, enzimele cum ar fi piruvat kinaza și acetil-CoA carboxilaza cresc. Acest lucru duce la creșterea fluxului de metaboliți ai glucozei în sinteza acizilor grași. În celula β pancreatică, transcripția piruvat kinazei și a genei insulinei este indusă de glucoză. În ambele cazuri, glucoza stimulează transcrierea genelor specifice care măresc conținutul celular al ARNm și proteine corespunzătoare. Aceste gene reglate de glucoză conțin în promotorii lor elemente specifice de reglare cis, numite glucide (sau glucoză)

elemente de răspuns. Din păcate, identitatea factorilor de transcripție care leagă aceste elemente și mecanismul de reglare a glucozei acestor factori este necunoscută. Cu toate acestea, efectul general al acestui mecanism de reglare este de a promova absorbția glucozei din circulație, metabolismul său intracelular și asimilarea în lipide.

REGULAMENTUL ACIDULUI GRAS