BTI的研究人员发现可以促进性发育和衰退的化合物

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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…

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。

作为描述在八月号自然-化学生物学,从BTI教授研究员弗兰克·施罗德的实验室和伊利亚Ruvinsky的美国西北大学的实验室发现,一种化合物由雄虫排出体外-并在较小程度上受到其雌雄同体的同行-速度产蛋并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的结构类似于许多动物中存在的许多化合物,包括人汗液中的化合物。

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。