Cell Metab:运动和咖啡因会改变你的DNA

关键词:锻炼,咖啡因,DNA

你可能会认为不管做任何事情,自己遗传的DNA都是不会受影响而改变的,但在某种意义上说,这一想法是错误的。在三月Cell出版社的《细胞代谢》杂志上,研究人员发表报告称当身体处于健康状态时,不怎么运动的男性和女性在运动锻炼几分钟后,他们体内的DNA会出现瞬间变化。更让人惊奇的是,这项研究表明我们早晨喝的咖啡中咖啡因成分也可能会以相同方式影响肌肉中的DNA。

 

运动基本上不会改变人体肌肉中的遗传密码,但这些运动肌肉内的DNA分子的化学性质和结构却以非常重要的方式改变了。这些DNA精确位置的修改似乎是肌肉产生力量的遗传重新编程的早期事件,并最终也是肌肉结构稳定和运动产生代谢益处的早期变化。

 

瑞典卡罗林斯卡医学院的Juleen Zierath说:我们的肌肉是真的是可塑的,这就是我们常说的“吃什么补什么”/“你吃什么就吸收什”。肌肉会对你做了什么做出相应的改变,这种情况是允许发生的,如果你不合理运用它,那你将会失去这一功能。

 

这里所谈的DNA变化就是表观遗传修饰,涉及到DNA的化学标记物以及已知序列As、GS、TS和Cs的获得或缺失。这项新的研究表明经过一阵运动后骨骼肌内中的DNA比运动前只存在有更少的化学标记物(尤其是甲基组)。肌肉中DNA的这些变化参与了肌肉适应运动锻炼所需重要基因的“开启”过程。

 

当研究人员在实验室器皿中观察肌肉的收缩过程时,他们看到了类似的DNA甲基组丢失/损耗现象。将分离出的肌肉组织暴露于咖啡因环境下同样也有类似现象。

 

Zierath解释道:咖啡因并不会模拟运动这一过程让肌肉产生收缩,她不建议任何人在运动场所喝上一杯咖啡。因为这么做的话容易让人产生误解,认为运动员锻炼所到的好处可能与喝咖啡有关。

 

从广义上讲,这一研究结果为证实我们的基因组比过去所认知的更富有活力提供了更多的证据。表观遗传修饰能以一种非常灵活方便的方式开启再关闭基因,他们允许我们细胞中的DNA随着环境变化而做出相应的调整。

 

Zierath说:“运动可以当作一种药,也许慢跑就能改变我们的基因组,让我们更健康。而对于那些不运动的人来说,研究也指出也许含咖啡因的药品也能代替运动,产生类似功效”。

Acute Exercise Remodels Promoter Methylation in Human Skeletal Muscle

Romain Barrès, Jie Yan, Brendan Egan, Jonas Thue Treebak, Morten Rasmussen, Tomas Fritz, Kenneth Caidahl, Anna Krook, Donal J. O'Gorman, Juleen R. Zierath.

DNA methylation is a covalent biochemical modification controlling chromatin structure and gene expression. Exercise elicits gene expression changes that trigger structural and metabolic adaptations in skeletal muscle. We determined whether DNA methylation plays a role in exercise-induced gene expression. Whole genome methylation was decreased in skeletal muscle biopsies obtained from healthy sedentary men and women after acute exercise. Exercise induced a dose-dependent expression of PGC-1α, PDK4, and PPAR-, together with a marked hypomethylation on each respective promoter. Similarly, promoter methylation of PGC-1α, PDK4, and PPAR- was markedly decreased in mouse soleus muscles 45 min after ex vivo contraction. In L6 myotubes, caffeine exposure induced gene hypomethylation in parallel with an increase in the respective mRNA content. Collectively, our results provide evidence that acute gene activation is associated with a dynamic change in DNA methylation in skeletal muscle and suggest that DNA hypomethylation is an early event in contraction-induced gene activation.

(责任编辑:yuezhiqiang)

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