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不同飲食條件能通過(guò)影響氧化還原平衡，調(diào)控細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及細(xì)胞代謝過(guò)程，進(jìn)而影響生物的生存和健康狀況。因此探索不同飲食條件下的精確氧化還原圖譜具有重要意義。中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所陳暢課題組與華東理工大學(xué)趙玉政課題組開(kāi)展合作研究，于6月12日在《逆境生物學(xué)》雜志發(fā)表論文，繪制了線蟲在禁食、再進(jìn)食及飽食下的精準(zhǔn)氧化還原圖譜。

研究團(tuán)隊(duì)首先構(gòu)建了12種表達(dá)氧化還原敏感探針的線蟲品系：將響應(yīng)過(guò)氧化氫（H2O2）的探針和響應(yīng)還原型谷胱甘肽 / 氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）的探針?lè)謩e特異表達(dá)在線蟲的2種組織——體壁肌肉和神經(jīng)元，和3種細(xì)胞器——細(xì)胞質(zhì)、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。然后將這12種線蟲進(jìn)行禁食、再進(jìn)食及飽食處理，利用共聚焦顯微鏡進(jìn)行氧化還原探針的成像及數(shù)據(jù)分析，繪制了H2O2 及 GSSG/GSH在不同飲食條件下的相對(duì)水平的精準(zhǔn)氧化還原圖譜。

研究發(fā)現(xiàn)：禁食使肌肉組織中線粒體H2O2 水平增加，這與以往關(guān)于禁食下大鼠離體實(shí)驗(yàn)結(jié)果及線蟲總體檢測(cè)結(jié)果H2O2 水平下降不同，更好地解釋了禁食誘導(dǎo)線粒體未折疊蛋白響應(yīng)延長(zhǎng)線蟲壽命的結(jié)果；而禁食特異提高神經(jīng)元內(nèi)質(zhì)網(wǎng)GSSG/GSH水平，增加了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)氧化力。

研究首次發(fā)現(xiàn)在神經(jīng)元中禁食條件下線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞質(zhì)中H2O2 水平均降低，其生理意義值得進(jìn)一步研究。再進(jìn)食后，飲食限制引起的H2O2 及GSSG/GSH的變化在體壁肌肉和神經(jīng)元的大多數(shù)細(xì)胞器中被逆轉(zhuǎn)。而在飽食狀態(tài)下，首次精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)H2O2 水平在肌肉組織線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞質(zhì)及神經(jīng)元內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中均顯著增加；而GSSG/GSH除了在線蟲體壁肌肉的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中增加外，在兩種組織的大多數(shù)細(xì)胞器中不變，為研究飽食的的代謝機(jī)制提供了新的線索。

中國(guó)科學(xué)院生物物理所陳暢研究員和華東理工大學(xué)趙玉政教授為本文的通訊作者；中國(guó)科學(xué)院生物物理所高級(jí)工程師喬新華、中國(guó)科學(xué)院生物物理所與西南醫(yī)科大學(xué)聯(lián)培生康璐、中國(guó)科學(xué)院生物物理所博士生時(shí)暢和葉傲君為本文的共同第一作者。（來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 李晨陽(yáng)）

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1007/s44154-023-00096-z