根据外显子组定制食谱，减肥养生不是梦
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营养学家总是建议每天喝一杯牛奶，但如果乳糖不耐受，喝下去更难受。因此，膳食指南虽然给出了一个框架，但具体如何执行，还是要取决于我们的遗传、代谢，以及生活方式，正所谓“甲之蜜糖，乙之砒霜”。
如今，一些科学家正试图打造个性化饮食，即根据我们的基因数据来开发定制的营养策略。澳大利亚莫纳什大学的MatthewPiper正是其中的一位。
早在2009年，Piper及其同事就发现了某些氨基酸的缺乏会降低果蝇的生育能力，且氨基酸对于果蝇的寿命至关重要1。由于蛋白水平决定食欲，他们决定追踪这些初步结果，去寻找理想均衡的氨基酸。
他们最近报道称，将氨基酸数量和比例与外显子组编码的预期需求相匹配，这种定制饮食不仅促进了果蝇的生长，还增加了它们的繁殖。此外，根据小鼠外显子组定制的饮食也促进了小鼠生长，表明这种方法可能适用于其他生物2。
寻找20维的平衡
“了解如何优化膳食中的氨基酸含量，这可并非易事，因为它代表了一个20维的平衡问题，”Piper及其他作者在《CellMetabolism》上写道。他们最近在这本杂志上发表了研究结果。
为了解决这个问题，研究团队用计算机翻译了所有19,736个预测的蛋白编码基因，并计算了20种氨基酸的各自比例。然后，他们建立了FLYAA，也就是与外显子组序列相匹配的氨基酸比例。
当然，一些基因的翻译量比其他基因高得多，于是研究人员就利用转录组和蛋白质组的数据为果蝇建立了另一份食谱：PROTEOMEAA。令人吃惊的是，这两种饮食在果蝇产卵方面的效果几乎相同。
Piper解释说：“测定蛋白质组存在一些技术限制，在分析氨基酸含量时，采集的序列不如外显子组方法那么多。”除了采样偏倚外，研究人员还发现，卵巢转录组与整个外显子组所预测的氨基酸比例相匹配。
为了研究这一点，他的研究团队建立了MM2AA，它的外显子错配比例与MM1AA相同，但氨基酸的相对丰度不同。他们发现，果蝇对MM2AA和MM1AA的反应完全没有差异。“这让我们能够得出一个结论，氨基酸的相互作用与氨基酸对产卵的影响无关，相反，必需氨基酸才是关键。”
他们接下来将目光投向哺乳动物模型，以检验这种方法的潜力。他们同样为小鼠建立了与外显子组相匹配的食谱，发现这种小鼠比正常饮食的小鼠更大。他们使用较少的能量来产生热量，显示骨骼结构有明显改善，但进食的食物减少了15%。
为人类带来福音
这个结果也为人类带来福音，让个性化饮食成为可能，比如针对某种疾病来定制食谱，或实现大家梦寐以求的减肥。“我认为这的确是朝着目标前进了一大步，”Piper说，“提供少量高质量的蛋白质可能对某些应用来说是非常重要的，比如肾脏疾病或运动方面。”
食欲和饱腹感的作用也同样值得考虑。在另一项最近发表于《PLoSBiology》的研究中，Piper的研究团队指出，单一氨基酸和肠道微生物调节食欲，也增添了研究的复杂性3。
如今，Piper及其同事正致力于了解为什么与外显子组匹配的饮食会影响果蝇的产卵，但对寿命的影响却较小。“我们希望，通过这种反应的差异来揭示出蛋白调节寿命的机制，”Piper说。
（作者：KristieNybo/生物通编译）
参考文献
1.GrandisonRC,PiperMD,PartridgeL.Amino-acidimbalanceexplainsextensionoflifespanbydietaryrestrictioninDrosophila.Nature.2009Dec24;462(7276):1061-4.2.PiperMD,etal.Matchingdietaryaminoacidbalancetotheinsilico-translatedexomeoptimizesgrowthandreproductionwithoutcosttolifespan.CellMetabolism,Volume25,Issue5,2May20173.Leitao-Goncalves,Retal.Commensalbacteriaandessentialaminoacidscontrolfoodchoicebehaviorandreproduction.PLoSBiologyApril25,2017.