Nutriția moleculară a apărut ca o nouă zonă în știința nutrițională, urmând atât progresele în biologia moleculară, cât și cerințele pentru explicarea răspunsurilor organismului la nutrienți la nivel molecular. Acestea includ expresia genelor, transducția semnalului și modificările covalente ale proteinelor (Müller și Kersten, 2003). Jacob și Monod (1961) au dezvoltat pentru prima dată teoria operonului lactozei, care este primul exemplu de reglare a genelor de către un nutrient. Shapiro și colab. (1969) au izolat ADN-ul de lacton pur din Escherichia coli, demonstrând astfel pe deplin modelul de operon al lactozei al lui Jacob și Monod (1961). Interacțiunile gen-nutrienți sunt paradigma interacțiunii dintre genom și mediu. Fiecare proces nutrițional se bazează pe interacțiunea unui număr mare de proteine codificate de molecule de ARNm care sunt exprimate într-o celulă dată. Modificările nivelurilor de ARNm și, la rândul lor, ale nivelurilor de proteine corespunzătoare (deși cele două variabile nu se schimbă neapărat în paralel) sunt parametri critici în controlul fluxului unui nutrient sau metabolit printr-o cale biochimică. Astfel, nutriția moleculară a ajutat la soluționarea problemelor fundamentale de sănătate și a oferit explicații mecanice rafinate ale cauzei și efectului.
Aplicațiile „omicilor”, cum ar fi genomica, transcriptomul, proteomul și metabolomul, au facilitat înțelegerea nutriției moleculare (Afman și Müller, 2006). De exemplu, China și colab. (2004) au investigat modificările exprimării genei creierului ca răspuns la diferite diete îmbogățite cu acid gras polinesaturat (PUFA) la șobolani folosind un microarray de densitate mare. Ei au descoperit că dietele îmbogățite cu PUFA duc la modificări semnificative în expresia mai multor gene din țesutul nervos central și aceste efecte par a fi în principal independente de efectele lor asupra compoziției membranei, facilitând înțelegerea efectelor benefice ale ω-3 PUFA asupra sistemului nervos. Son și colab. (2013) au investigat mecanismul care stă la baza utilizării crescute a aminoacidului glutamină pentru a alimenta procesele anabolice în celulele adenocarcinomului ductal pancreatic (PDAC) utilizând tehnologia metabonomiei. Ei au stabilit că reprogramarea metabolismului glutaminei este mediată de KRAS oncogen prin reglarea transcripțională și reprimarea enzimelor metabolice cheie în această cale.
În această problemă
Am avut norocul să recrutăm oameni de știință care sunt activi în domeniul nutriției moleculare animale pentru a ne împărtăși datele și perspectivele de cercetare. În primul rând, Yuan și colab. (2015) descriu câteva strategii nutriționale, cum ar fi dietele cu conținut ridicat de energie (Ashworth și colab., 1999), vitamina A (Whaley și colab., 2000) și L-arginină (Quesnel și colab., 2014) suplimentarea în dietă, pentru scăderea raportului dintre purceii cu restricție de creștere intra-uterină (IUGR) la purceii nou-născuți. Nie Y.F. și colab. (2015) rezumă discuția încrucișată între acizii biliari și microbii intestinali în metabolismul și sănătatea gazdei. Strategiile nutriționale potențiale utilizate pentru reglarea discuțiilor încrucișate între acizii biliari și microbii intestinali pentru îmbunătățirea sănătății animalelor merită atenția.
În acest număr, Xie și colab. (2015) și Chen și colab. (2015) ambele investighează profilarea expresiei genice a transportorilor de nutrienți, care mediază absorbția nutrienților în tractul gastrointestinal al animalelor pentru a furniza câteva informații pentru strategiile nutriționale. Xie și colab. (2015) au constatat că duodenul este locația predominantă în tractul digestiv nemezenteric pentru producerea precursorilor proteinelor din lapte și avea cel mai mare potențial de absorbție a azotului solubil non-amoniacal (SNAN) sub formă de aminoacizi legați de peptide (PBAA) ).) în țesuturile gastrointestinale nemezenterice ale vacilor de lapte. Chen și colab. (2015) au descoperit că expresiile genetice ale b 0, + AT, EAAT3, PepT1, LAT4, NHE2, NHE3 și y + LAT2 în intestinul subțire au avut corelații pozitive atât cu greutatea corporală, cât și cu greutatea intestinală a porumbelului domestic. Cu toate acestea, nivelurile de expresie ale ARNm ale CAT1, CAT2, EAAT2, SNAT1 și SNAT2 în intestinul subțire au avut opusul.
Abia intrăm în era cercetării postgenomice și nu există nicio îndoială că știința nutrițională moleculară va fi de interes central, deoarece nutrienții și alte componente alimentare sunt factorii cheie în afectarea activităților genetice și proteice. Scopurile finale în aplicarea puternicelor tehnici „omice” sunt extinderea înțelegerii noastre asupra metabolismului și nutriției și determinarea modului în care aceasta se leagă de sănătatea și bolile animalelor.
Vă prezentăm Editorul pentru invitați
Dr. Xiang-hua YAN și-a luat licența și masteratul la Universitatea Agricolă Jiangxi (Nanchang, China) și doctoratul la Universitatea Zhejiang (Hangzhou, China). Este profesor titular la Universitatea Agricolă Huazhong (Wuhan, China). Interesele sale de cercetare se concentrează pe nutriția moleculară a animalelor, în special pe autofagia mediată de aminoacizi (leucina).