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研究人员发现可以加速性发育和衰退的化合物

人们每天都接触到无数的天然和合成化学物质。这些化合物中的一些可能会影响人体的发育,但直接对人体进行测试将是非常不道德的。

为了解决这一困境,博伊斯汤普森研究所的研究人员使用土壤蛔虫秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)来证明微量天然化合物可以显着影响性成熟和寿命的时间。

正如8月出版的“自然 - 化学生物学”杂志所述,BTI教授弗兰克施罗德实验室和西北大学的伊利亚鲁文斯基实验室的研究人员发现,一种由雄性蠕虫排出的化合物 - 以及在较小程度上由雌雄同体排出的化合物 - 可加速产卵和加速雌雄同体的死亡。

虽然这一发现是在秀丽隐杆线虫中进行的,但人类和其他动物会产生相似的化合物并具有相似的分子途径。“这意味着在人类中,来自环境的微量小分子,由我们体内的微生物产生,或被视为社会交往的副作用,可能影响青春期的时间和我们衰退的速度,”施罗德说。 。

这项工作由施罗德实验室的研究员Andreas Ludewig发起,他之前发现蠕虫的高人口密度加速了雌雄同体的发育和寿命缩短。同时,Ruvinsky的小组发现男性也有类似的效果。

这两个小组联合起来,发现了负责的化合物,一种名为nacq#1的N-酰化谷氨酰胺。

研究人员发现极低浓度的nacq#1,低至10皮摩尔,缩短了蠕虫达到性成熟所需的时间。由于早期成熟,这些蠕虫在产卵的第一天产下了30%的鸡蛋,在某些环境条件下,这对于生命周期仅为两周的物种来说可能是一个显着的优势。

此外,nacq#1触发冬眠秀丽隐杆线虫“醒来”,因此也可能充当环境有足够资源让蠕虫生长和繁殖的信号。

值得注意的是,nacq#1还显着降低了蠕虫寿命约六分之一(13.6对16.3天)。

施罗德说:“这些结果表明,动物对繁殖成功的投入与牺牲长寿有关,这种关系可以通过小分子对环境的变化进行微调。”

研究人员进一步确定秀丽隐杆线虫用它们的化学感应器官检测nacq#1,这类似于鼻子或味蕾,然后该化合物开启了分子信号通路,触发细胞核膜表面的激素受体。

“核激素受体调节基因的表达,”Ludewig说。“这个特殊的受体亚家族在整个进化史上都是高度保守的,包括人类受体,如维生素D受体和协调脊椎动物发育的肝脏X受体。”

另外,nacq#1的结构类似于众多化合物中存在的许多动物,包括在人体汗液的化合物。

由于nacq#1及其相关的核受体在秀丽隐杆线虫和人类之间非常相似,因此微量的小分子同样会影响人类的发育和寿命。

“在过去的150年里,人们早晚都进入了青春期,”Ludewig说。“没有人知道这种趋势的原因,但可能是由环境刺激引起的。”

研究人员的下一步将是确定连接nacq#1和核激素受体的感官知觉的分子途径的其余部分,确定nacq#1感知开启和关闭的基因,并检查相似分子在其他物种。

除了在BTI的职位外,Schroeder还是康奈尔大学化学与化学生物学教授。

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