不同饮食条件能通过影响氧化还原平衡,调控细胞信号转导及细胞代谢过程,进而影响生物的生存和健康状况。因此探索不同饮食条件下的精确氧化还原图谱具有重要意义。中国科学院生物物理研究所陈畅课题组与华东理工大学赵玉政课题组开展合作研究,于6月12日在《逆境生物学》杂志发表论文,绘制了线虫在禁食、再进食及饱食下的精准氧化还原图谱。

　　研究团队首先构建了12种表达氧化还原敏感探针的线虫品系：将响应过氧化氢（H2O2）的探针和响应还原型谷胱甘肽 / 氧化型谷胱甘肽（GSH/GSSG）的探针分别特异表达在线虫的2种组织——体壁肌肉和神经元,和3种细胞器——细胞质、线粒体和内质网中。然后将这12种线虫进行禁食、再进食及饱食处理,利用共聚焦显微镜进行氧化还原探针的成像及数据分析,绘制了H2O2 及 GSSG/GSH在不同饮食条件下的相对水平的精准氧化还原图谱。

　　研究发现：禁食使肌肉组织中线粒体H2O2 水平增加,这与以往关于禁食下大鼠离体实验结果及线虫总体检测结果H2O2 水平下降不同,更好地解释了禁食诱导线粒体未折叠蛋白响应延长线虫寿命的结果；而禁食特异提高神经元内质网GSSG/GSH水平,增加了内质网氧化力。

　　研究首次发现在神经元中禁食条件下线粒体、内质网、细胞质中H2O2 水平均降低,其生理意义值得进一步研究。再进食后,饮食限制引起的H2O2 及GSSG/GSH的变化在体壁肌肉和神经元的大多数细胞器中被逆转。而在饱食状态下,首次精准发现H2O2 水平在肌肉组织线粒体、内质网和细胞质及神经元内质网中均显著增加；而GSSG/GSH除了在线虫体壁肌肉的内质网中增加外,在两种组织的大多数细胞器中不变,为研究饱食的的代谢机制提供了新的线索。

　　中国科学院生物物理所陈畅研究员和华东理工大学赵玉政教授为本文的通讯作者；中国科学院生物物理所高级工程师乔新华、中国科学院生物物理所与西南医科大学联培生康璐、中国科学院生物物理所博士生时畅和叶傲君为本文的共同第一作者。