Interspecies systems biology uncovers metabolites affecting C. elegans gene expression and life history traits.
Interspecies systems biology uncovers metabolites affecting C. elegans gene expression and life history traits.
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DOI：
10.1016/j.cell.2014.01.047
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发表时间：
2014-02-13
期刊：
影响因子：
64.5
通讯作者：
Walhout AJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Watson E;MacNeil LT;Ritter AD;Yilmaz LS;Rosebrock AP;Caudy AA;Walhout AJ
饮食极大地影响基因表达和生理机能。在哺乳动物中，由于动物及其饮食的复杂性，阐明单个营养素的作用和机制具有挑战性。在这里，我们对秀丽隐杆线虫和两种细菌饮食（大肠杆菌和水生丛毛单胞菌）使用了种间系统生物学方法，以确定影响动物基因表达和生理学的代谢物。我们确定维生素 B12 是由 Comamonas aq 提供的主要可稀释代谢物。它调节基因表达，加速发育并降低生育能力，但不影响寿命。我们发现维生素 B12 在动物体内具有双重作用：它通过甲硫氨酸/S-腺苷甲硫氨酸 (SAM) 循环影响发育和生育能力，并分解短链脂肪酸丙酸，防止其毒性累积。我们的种间系统生物学方法为理解饮食和生理学之间复杂的相互作用提供了一个范例。
Diet greatly influences gene expression and physiology. In mammals, elucidating the effects and mechanisms of individual nutrients is challenging due to the complexity of both the animal and its diet. Here we used an interspecies systems biology approach with Caenorhabditis elegans and two if its bacterial diets, Escherichia coli and Comamonas aquatica, to identify metabolites that affect the animal’s gene expression and physiology. We identify vitamin B12 as the major dilutable metabolite provided by Comamonas aq. that regulates gene expression, accelerates development and reduces fertility, but does not affect lifespan. We find that vitamin B12 has a dual role in the animal: it affects development and fertility via the methionine/S-Adenosylmethionine (SAM) cycle and breaks down the short-chain fatty acid propionic acid preventing its toxic buildup. Our interspecies systems biology approach provides a paradigm for understanding complex interactions between diet and physiology.
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