中國學者繪制線蟲禁食及過飽條件下精準氧化還原圖譜

　　不同飲食條件能通過影響氧化還原平衡,調控細胞信號轉導及細胞代謝過程,進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。中國科學院生物物理研究所陳暢課題組與華東理工大學趙玉政課題組開展合作研究,于6月12日在《逆境生物學》雜志發表論文,繪制了線蟲在禁食、再進食及飽食下的精準氧化還原圖譜。

　　研究團隊首先構建了12種表達氧化還原敏感探針的線蟲品系：將響應過氧化氫（H2O2）的探針和響應還原型谷胱甘肽 / 氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）的探針分別特異表達在線蟲的2種組織——體壁肌肉和神經元,和3種細胞器——細胞質、線粒體和內質網中。然后將這12種線蟲進行禁食、再進食及飽食處理,利用共聚焦顯微鏡進行氧化還原探針的成像及數據分析,繪制了H2O2 及 GSSG/GSH在不同飲食條件下的相對水平的精準氧化還原圖譜。

　　研究發現：禁食使肌肉組織中線粒體H2O2 水平增加,這與以往關于禁食下大鼠離體實驗結果及線蟲總體檢測結果H2O2 水平下降不同,更好地解釋了禁食誘導線粒體未折疊蛋白響應延長線蟲壽命的結果；而禁食特異提高神經元內質網GSSG/GSH水平,增加了內質網氧化力。

　　研究首次發現在神經元中禁食條件下線粒體、內質網、細胞質中H2O2 水平均降低,其生理意義值得進一步研究。再進食后,飲食限制引起的H2O2 及GSSG/GSH的變化在體壁肌肉和神經元的大多數細胞器中被逆轉。而在飽食狀態下,首次精準發現H2O2 水平在肌肉組織線粒體、內質網和細胞質及神經元內質網中均顯著增加；而GSSG/GSH除了在線蟲體壁肌肉的內質網中增加外,在兩種組織的大多數細胞器中不變,為研究飽食的的代謝機制提供了新的線索。

　　中國科學院生物物理所陳暢研究員和華東理工大學趙玉政教授為本文的通訊作者；中國科學院生物物理所高級工程師喬新華、中國科學院生物物理所與西南醫科大學聯培生康璐、中國科學院生物物理所博士生時暢和葉傲君為本文的共同第一作者。