Worker and queen bees are genetical

Worker and queen bees are genetically indistinguishable. However, queen bees are fertile, larger and have a longer lifespan than their female worker counterparts. Differential feeding of larvae with royal jelly controls this caste switching. There is emerging evidence that the queen-bee phenotype is driven by epigenetic mechanisms. In this study, we show that royal jelly—the secretion produced by the hypopharyngeal and mandibular glands of worker bees—has histone deacetylase inhibitor (HDACi) activity. A fatty acid, (E)-10-hydroxy-2-decenoic acid (10HDA), which accounts for up to 5% of royal jelly, harbours this HDACi activity. Furthermore, 10HDA can reactivate the expression of epigenetically silenced genes in mammalian cells. Thus, the epigenetic regulation of queen-bee development is probably driven, in part, by HDACi activity in royal jelly.

Go to:
Introduction
The honey-bee (Apis mellifera) exemplifies a phenomenon in nature called environmentally driven phenotypic plasticity (Maleszka, 2008) which describes how diet dictates the ability of different phenotypes to arise from one genome. In social insects such as bees, it leads to the establishment of castes, with a differentiation between reproduction (queen) and labour (workers; Page Jr, 1991). This phenotypic difference is determined at an early larvae stage, and the imprint is established by distinct feeding regimens for queen and worker larvae (Page Jr & Peng, 2001). For the first 3 days of life, all larvae are fed royal jelly, a substance composed of a mixture of hypopharyngeal and mandibular-gland secretions that is made by nurse bees. Worker larvae are then switched to a diet that contains predominantly honey and pollen (worker jelly; Haydak, 1970). The queen larva, however, remains on a royal-jelly diet and is fed it in abundance. This diet results in a queen bee that is morphologically, behaviourally and physiologically distinct from her worker-bee counterparts, and also has a prolonged lifespan; at least 20 times longer than a regular worker-bee (Winston, 1987). This dietary input has pleiotropic effects: activating the insulin signalling cascade, affecting brain-releasing hormones and regulating global epigenetic changes (Maleszka, 2008). In other social insects such as ants, termites and some wasps, it is less clear how a selective diet or the environment leads to caste determination (Schwander et al, 2010).

In mammals, nutrition has a direct influence on gene expression and development, by affecting the epigenetic state of the genome (Dolinoy et al, 2007). The enzymes that maintain a specific epigenetic state include DNA methyltransferases, histone acetylases and deacetylases, and histone methyltransferases and demethylases. Any of these enzymes could be targeted by nutritional factors. What we can learn about the mechanisms regulating phenotypic plasticity in insects will probably be relevant to our understanding of the way in which diet and nutrition regulate fetal programming and disease in humans. Recent reports show that honey-bees have a fully operational DNA-methylation system (Wang et al, 2006), as opposed to flies, which do not have CpG methylation. The comparison between DNA-methylation patterns in the brains of queen and worker bees shows that there is no difference in the number of CpGs that are methylated (Lyko et al, 2010). However, there are distinct loci that are differentially methylated, especially in exonic regions, which affect alternative splicing. Importantly, small interfering RNA (siRNA)-induced knockdown of Dnmt3 levels in newly emerged larvae results in the development of queen bees with fully developed ovaries (Kucharski et al, 2008). Thus, injection of honey-bee larvae with Dnmt3 siRNA can replace royal jelly consumption and influence caste development. These data indicate that a component of royal jelly has the ability to control epigenetic pathways.

To investigate whether royal jelly harbours epigenetic regulatory activity, we used the K-ras-transformed NIH 3T3 cell reporter system. It has been shown previously that in these cells the activated Ras pathway epigenetically silences expression of the proapoptotic Fas gene (Fenton et al, 1998; Peli et al, 1999). Furthermore, this system has been subjected to a genome-wide RNA-interference screen to identify factors required for Ras-mediated epigenetic silencing (Gazin et al, 2007). This screen identified several transcriptional repressors including Dnmt1, Hdac9, Ezh2 and Sirt6. We therefore reasoned that this epigenetic reporter system is suited for the screening of potential royal jelly epigenetic regulatory activity. Indeed, when K-ras-transformed NIH 3T3 cells were treated with this hypopharyngeal gland secretion, the Fas gene was reactivated. We have identified the active ingredient as (E)-10-hydroxy-2-decenoic acid (10HDA) and demonstrate that this compound has histone deacetylase inhibitor (HDACi) activity.

Go to:
Results
Royal jelly reactivates an epigenetically silenced locus

As siRNA-induced knockdown of Dnmt3 levels in bee larvae resulted in the development of queen bees (Kucharski et al, 2008), we theorized that royal jelly harbours activity that can regulate DNA methylation. We used the K-ras-transformed NIH 3T3 cell reporter system to measure the presence of epigenetic regulatory activity in royal jelly (supplementary Fig S1A online). These cells were treated with two concentrations of royal jelly (0.5% and 1%) for up to 3 days. By day 2, we observed re-expression of the Fas gene (Fig 1A). Furthermore, the regained expression was similar to that obtained with 5-aza-2′-deoxycytidine (5-Aza) treatment, a well-characterized inhibitor of DNA methylation (Stresemann & Lyko, 2008). Next, we fractionated royal jelly using an ultrafiltration membrane with a 3 kDa cut-off. The flow-through, which contains the low-molecular-weight fraction, harboured the epigenetic regulatory activity (Fig 1B). This result—together with the fact that proteinase K treatment of royal jelly did not reduce its activity in this assay (data not shown)—indicates that the active component of royal jelly is probably a small molecule of non-proteinaceous origin.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ผู้ปฏิบัติงานและราชินีผึ้งจะจำแนกไม่ได้แปลงพันธุกรรม อย่างไรก็ตาม ราชินีผึ้งอุดมสมบูรณ์ มีขนาดใหญ่ และมีอายุยาวมากกว่าคนงานหญิงคู่ของพวกเขา ส่วนอาหารของตัวอ่อนด้วยรอยัลเจลลี่ควบคุมสลับวรรณะ คือใหม่มีหลักฐานว่า phenotype ราชินีผึ้งถูกควบคุม โดยกลไก epigenetic ในการศึกษานี้ เราแสดงที่รอยัลเยลลี่ฟรุต — หลั่งที่ผลิต โดย hypopharyngeal และต่อมที่ข้อต่อขากรรไกรของผึ้งผู้ปฏิบัติงานซึ่งมีฮิสโตน deacetylase เตอร์ (HDACi) กิจกรรมการ กรดไขมัน, (E) -10-hydroxy-2-decenoic กรด (10HDA), ซึ่งมีถึง 5% ของรอยัลเจลลี่ harbours HDACi กิจกรรมนี้ นอกจากนี้ 10HDA สามารถเปิดนิพจน์ของยีนในเซลล์ mammalian epigenetically silenced ดัง ระเบียบ epigenetic ของราชินีผึ้งถูกคงควบคุม ในส่วน โดยกิจกรรม HDACi ในรอยัลเยลลี่ลุยเลย:แนะนำ-ผึ้ง (Apis mellifera) exemplifies เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เรียกว่าสิ่งแวดล้อมซึ่งไทป์ plasticity (Maleszka, 2008) ซึ่งอธิบายว่า อาหารที่บอกความสามารถของฟีต่าง ๆ จะเกิดขึ้นจากกลุ่มหนึ่ง ในแมลงสังคมเช่นผึ้ง มันนำไปสู่การจัดตั้งวรรณะ พร้อมสร้างความแตกต่างระหว่างแรงงาน (แรงงาน และการสืบพันธุ์ (ควีน) หน้าจูเนียร์ 1991) ความแตกต่างนี้ไทป์มีกำหนดที่มีตัวอ่อนระยะแรก ๆ และ imprint ก่อตั้งขึ้น โดย regimens อาหารแตกต่างกันสำหรับผู้ปฏิบัติงานและราชินีตัวอ่อน (เจอาร์หน้าและเป็ง 2001) สำหรับ 3 วันแรกของชีวิต ตัวอ่อนทั้งหมดจะเลี้ยงรอยัลเจลลี่ สารประกอบด้วยส่วนผสมของ hypopharyngeal และข้อต่อขากรรไกรต่อมหลั่งที่ทำ โดยผึ้งพยาบาล ตัวอ่อนของผู้ปฏิบัติงานมีแล้วสลับกับอาหารที่ประกอบด้วยส่วนใหญ่ (คนงานเจลลี่ ละอองเกสรและน้ำผึ้ง Haydak, 1970) หนอนควีน ไร ยังคงอยู่ในอาหารรอยัลเจลลี่ และจะเลี้ยงมันในความอุดมสมบูรณ์ อาหารนี้ผลผึ้งราชินีที่ morphologically, behaviourally และ physiologically แตกต่างจากผึ้งงานคู่ของเธอ และมีอายุนาน น้อย 20 ครั้งนานกว่าแบบปกติผึ้งงาน (วินสตัน 1987) อาหารสำหรับผู้นี้เข้ามีผล pleiotropic: เรียกใช้อินซูลินแดงเรียงซ้อน ผลกระทบต่อสมองปล่อยฮอร์โมนและการกำกับดูแลสากล epigenetic เปลี่ยนแปลง (Maleszka, 2008) ในอื่น ๆ แมลงสังคมเช่นมด ปลวก และ wasps บาง ได้น้อยล้างวิธีเลือกอาหารหรือสภาพแวดล้อมที่นำไปสู่การกำหนดวรรณะ (Schwander et al, 2010)ในการเลี้ยงลูกด้วยนม โภชนาการมีอิทธิพลโดยตรงในการแสดงออกของยีนและการพัฒนา โดยส่งผลกระทบต่อสถานะ epigenetic ของจีโนม (Dolinoy et al, 2007) เอนไซม์ที่รักษาสถานะ epigenetic เฉพาะรวมดีเอ็นเอ methyltransferases, acetylases ฮิสโตน และ deacetylases และ methyltransferases ฮิสโตน และ demethylases ของเอนไซม์เหล่านี้อาจเป็นเป้าหมาย โดยปัจจัยทางโภชนาการ สิ่งที่เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับกลไกควบคุม plasticity ไทป์ในแมลงคงจะเกี่ยวข้องกับเราเข้าใจวิธีการอาหารและโภชนาการควบคุมโรคในมนุษย์และการเขียนโปรแกรมและทารกในครรภ์ รายงานล่าสุดแสดงว่า น้ำผึ้งผึ้งมีพร้อมใช้งานปรับระบบ (Wang et al, 2006), ตรงข้ามกับแมลงวัน ซึ่งไม่มีการปรับประเภทวัสดุสิ้นเปลือง การเปรียบเทียบระหว่างปรับรูปแบบในสมองของผู้ปฏิบัติงานและราชินีผึ้งแสดงว่า มีไม่แตกต่างในจำนวน CpGs ที่ methylated (Lyko et al, 2010) อย่างไรก็ตาม มีหมด loci ที่มี differentially methylated โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาค exonic ซึ่งมีผลต่อ splicing อื่น สำคัญ แทรกแซงอาร์เอ็นเอ (siRNA) เล็ก-knockdown อาจ Dnmt3 ระดับผลการพัฒนาของราชินีผึ้งกับรังไข่พัฒนาสมบูรณ์ (Kucharski et al, 2008) ตัวอ่อนออกมาใหม่ ดังนั้น ฉีดตัวอ่อนผึ้งกับ Dnmt3 siRNA สามารถแทนปริมาณการใช้รอยัลเจลลี่ และมีอิทธิพลต่อการพัฒนาวรรณะ ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ว่า ส่วนประกอบของรอยัลเจลลี่มีความสามารถในการควบคุม epigenetic มนต์การตรวจสอบว่า รอยัลเยลลี่ฟรุตท่าเรือเชิงกิจกรรมกำกับดูแล epigenetic เราใช้ K-ราเปลี่ยน NIH 3T3 เซลล์ระบบโปรแกรมรายงาน มันได้ถูกแสดงไว้ก่อนหน้านี้ว่า ในเซลล์เหล่านี้ ทางเดินราเปิด epigenetically silences ค่าของการ proapoptotic Fa ที่ยีน (Fenton et al, 1998 Peli et al, 1999) นอกจากนี้ ระบบนี้มีการกักกันการแทรกแซงอาร์เอ็นเอจีโนมทั้งหน้าจอเพื่อระบุปัจจัยที่จำเป็นสำหรับรา mediated epigenetic silencing (Gazin et al, 2007) หน้าจอนี้ระบุหลาย transcriptional repressors Dnmt1, Hdac9, Ezh2 และ Sirt6 เราจึง reasoned ว่า ระบบโปรแกรมรายงาน epigenetic นี้เหมาะสำหรับการคัดกรองของรอยัลเยลลี่เป็นกิจกรรมบังคับ epigenetic แน่นอน เมื่อเซลล์ 3T3 K-ราเปลี่ยน NIH ได้รับการรักษา ด้วยการหลั่งต่อม hypopharyngeal นี้ ยีน Fa ที่ถูกเรียกใช้ใหม่ เราได้ระบุใช้เป็น (E) -10-hydroxy-2-decenoic กรด (10HDA) และแสดงให้เห็นว่า สารประกอบนี้มีฮิสโตน deacetylase เตอร์ (HDACi) กิจกรรมการลุยเลย:ผลลัพธ์รอยัลเจลลี่ทำโลกัสโพลการ epigenetically silencedเป็น siRNA เกิด knockdown ของ Dnmt3 ระดับในตัวอ่อนผึ้งเป็นผลในการพัฒนาของผึ้งราชินี (Kucharski et al, 2008), เรา theorized ว่า รอยัลเยลลี่ฟรุตท่าเรือเชิงกิจกรรมที่สามารถควบคุมปรับ เราใช้ K-ราเปลี่ยน NIH 3T3 เซลล์ระบบโปรแกรมรายงานการประเมินสถานะของกิจกรรมบังคับ epigenetic ในรอยัลเยลลี่ (เสริมฟิก S1A ออนไลน์) เซลล์เหล่านี้ถูกถือว่า มีสองความเข้มข้นของรอยัลเจลลี่ (0.5% และ 1%) ถึง 3 วัน วันที่ 2 เราสังเกตนิพจน์ใหม่ของ Fa ที่ยีน (ฟิก 1A) นอกจากนี้ regained นิพจน์คล้ายกับที่ได้ ด้วยการรักษา 5-aza-2′-deoxycytidine (5-Aza) ผลแห่ง characterized ของปรับ (Stresemann & Lyko, 2008) ถัดไป เราแบ่งรอยัลเจลลี่ด้วยเมมเบรน ultrafiltration ตัด 3 kDa ไหลผ่าน ซึ่งประกอบด้วยเศษส่วนต่ำโมเลกุลน้ำหนัก harboured กิจกรรมกำกับดูแล epigenetic (ฟิก 1B) ผลลัพธ์นี้ — พร้อมกับความจริงที่ว่า รักษา proteinase K ของรอยัลเจลลี่ไม่ได้ลดกิจกรรมของในนี้ทดสอบ (ข้อมูลไม่แสดง) ซึ่งบ่งชี้ว่า คอมโพเนนต์ที่ใช้งานอยู่ของรอยัลเยลลี่คง โมเลกุลเล็กกำเนิดไม่ใช่ proteinaceous

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

คนทำงานและผึ้งราชินีมีลักษณะทางพันธุกรรมแยกไม่ออก แต่ผึ้งราชินีมีความอุดมสมบูรณ์ที่มีขนาดใหญ่และมีอายุขัยนานกว่าคนงานหญิงของพวกเขา การให้อาหารที่แตกต่างกันของตัวอ่อนที่มีนมผึ้งควบคุมการเปลี่ยนสังคมนี้ มีหลักฐานที่เกิดขึ้นใหม่ที่ฟีโนไทป์ควีนผึ้งคือการขับเคลื่อนด้วยกลไก epigenetic ในการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเรานมผึ้ง-หลั่งผลิตโดยต่อมไฮและขากรรไกรล่างของคนงานผึ้งมีสารยับยั้งสโตน deacetylase (HDACi) กิจกรรม กรดไขมัน (E) กรดไฮดรอกซี -10-2-decenoic (10HDA) ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนไม่เกิน 5% ของรอยัลเยลลี่สถิตกิจกรรม HDACi นอกจากนี้ 10HDA สามารถเปิดใช้การแสดงออกของยีนเงียบ epigenetically ในเซลล์เลี้ยงลูกด้วยนม ดังนั้นกฎระเบียบของการพัฒนา epigenetic ควีนผึ้งอาจจะเป็นแรงผลักดันในส่วนกิจกรรม HDACi ในนมผึ้ง. ไปที่: บทนำน้ำผึ้งผึ้งพันธุ์ (Apis mellifera) เป็นตัวอย่างปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เรียกว่าแรงผลักดันสิ่งแวดล้อมปั้นฟีโนไทป์ (Maleszka 2008 ) ซึ่งอธิบายถึงวิธีการรับประทานอาหารที่สั่งความสามารถของ phenotypes ที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้นจากจีโนม แมลงในสังคมเช่นผึ้งจะนำไปสู่การจัดตั้งวรรณะที่มีความแตกต่างระหว่างการทำสำเนา (ราชินี) และแรงงาน (แรงงาน; หน้าจูเนียร์, 1991) ความแตกต่างนี้ฟีโนไทป์จะถูกกำหนดในระยะตัวอ่อนในช่วงต้นและสำนักพิมพ์จะจัดตั้งขึ้นโดยการให้อาหารสูตรที่แตกต่างกันสำหรับพระราชินีและตัวอ่อนของผู้ปฏิบัติงาน (หน้าจูเนียร์และเป็ง, 2001) สำหรับ 3 วันแรกของชีวิตตัวอ่อนทั้งหมดเป็นอาหารนมผึ้งซึ่งเป็นสารที่ประกอบด้วยส่วนผสมของสารคัดหลั่งและไฮล่าง-ต่อมที่ทำโดยผึ้งพยาบาล ตัวอ่อนจะเปลี่ยนคนทำงานแล้วที่จะรับประทานอาหารที่มีส่วนใหญ่น้ำผึ้งและเกสร (วุ้นคนงาน; Haydak, 1970) ตัวอ่อนราชินี แต่ยังคงอยู่ในอาหารที่พระราชเจลลี่และเป็นอาหารในความอุดมสมบูรณ์ นี้ส่งผลให้อาหารในนางพญาผึ้งที่เป็น morphologically, พฤติกรรมและแตกต่างทางสรีรวิทยาจากลูกน้องคนงานผึ้งของเธอและยังมีอายุการใช้งานเป็นเวลานาน; อย่างน้อย 20 ครั้งนานกว่าปกติคนงานผึ้ง (วินสตัน 1987) นี้การป้อนข้อมูลการบริโภคอาหารที่มีผล pleiotropic: การเปิดใช้งานการส่งสัญญาณน้ำตกอินซูลินที่มีผลต่อฮอร์โมนสมองปล่อยและควบคุมการเปลี่ยนแปลง epigenetic ทั่วโลก (Maleszka 2008) แมลงในสังคมอื่น ๆ เช่นมดปลวกและแมลงบางอย่างก็ไม่ชัดเจนว่าอาหารที่เลือกหรือสภาพแวดล้อมที่นำไปสู่การกำหนดวรรณะ (Schwander et al, 2010). ในการเลี้ยงลูกด้วยนมโภชนาการที่มีอิทธิพลโดยตรงต่อการแสดงออกของยีนและการพัฒนา โดยมีผลกระทบต่อรัฐ epigenetic ของจีโนม (Dolinoy et al, 2007) เอนไซม์ที่รักษารัฐ epigenetic เฉพาะรวมถึง methyltransferases ดีเอ็นเอ acetylases สโตนและ deacetylases และ methyltransferases สโตนและ demethylases ใด ๆ ของเอนไซม์เหล่านี้อาจมีการกำหนดเป้าหมายจากปัจจัยทางโภชนาการ สิ่งที่เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับกลไกการควบคุมการปั้นฟีโนไทป์ในแมลงที่อาจจะเกี่ยวข้องกับความเข้าใจของเราวิธีการที่อาหารและโภชนาการควบคุมการเขียนโปรแกรมของทารกในครรภ์และโรคในมนุษย์ รายงานล่าสุดแสดงให้เห็นว่าผึ้งน้ำผึ้งมีระบบดีเอ็นเอ methylation ดำเนินงานอย่างเต็มที่ (Wang et al, 2006) เมื่อเทียบกับแมลงวันที่ไม่ได้มี methylation CpG การเปรียบเทียบระหว่างรูปแบบดีเอ็นเอ methylation ในสมองของผึ้งราชินีและผู้ปฏิบัติงานที่แสดงให้เห็นว่ามีความแตกต่างในจำนวนของ CpGs ที่ methylated ไม่มี (Lyko et al, 2010) แต่มีตำแหน่งที่แตกต่างกันที่มีสารแตกต่างกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาค exonic ซึ่งส่งผลกระทบต่อทางพันธุวิศวกรรม ที่สำคัญขนาดเล็ก interfering RNA (siRNA) -induced ล้มลงของระดับ Dnmt3 ในโผล่ออกมาใหม่ผลตัวอ่อนในการพัฒนาของผึ้งราชินีกับรังไข่การพัฒนาอย่างเต็มที่ (Kucharski et al, 2008) ดังนั้นการฉีดตัวอ่อนผึ้งน้ำผึ้งมี Dnmt3 siRNA สามารถแทนที่พระราชวุ้นบริโภคและการพัฒนาสังคมที่มีอิทธิพลต่อ ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเป็นส่วนหนึ่งของนมผึ้งมีความสามารถในการควบคุมทางเดิน epigenetic. เพื่อตรวจสอบว่านมผึ้งสถิตกิจกรรมกฎระเบียบ epigenetic เราใช้ K-ras-เปลี่ยน NIH 3T3 มือถือระบบนักข่าว มันแสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ว่าในเซลล์เหล่านี้เดิน Ras เปิดใช้งาน epigenetically เงียบแสดงออกของยีน Fas proapoptotic (เฟนตัน, et al, 1998; เกม et al, 1999) นอกจากนั้นระบบนี้ได้รับการยัดเยียดให้จีโนมทั้งหน้าจอ RNA แทรกแซงการระบุปัจจัยที่จำเป็นสำหรับการห้ามไม่ให้พูด epigenetic Ras พึ่ง (Gazin et al, 2007) หน้าจอนี้ระบุ repressors ถอดรหัสหลายคนรวมทั้ง Dnmt1, Hdac9, Ezh2 และ Sirt6 ดังนั้นเราจึงให้เหตุผลว่าระบบนักข่าว epigenetic นี้เหมาะสำหรับการคัดกรองของนมผึ้งที่มีศักยภาพกิจกรรมกฎระเบียบ epigenetic อันที่จริงเมื่อ K-ras-เปลี่ยนเซลล์ NIH 3T3 ได้รับการรักษาด้วยการหลั่งต่อมไฮนี้ยีน Fas ก็เปิด เราได้ระบุส่วนผสมที่ใช้งาน (E) -10 ไฮดรอกซี-2-decenoic กรด (10HDA) และแสดงให้เห็นว่าสารนี้มีการยับยั้งสโตน deacetylase (HDACi) กิจกรรม. ไปที่: ผลรอยัลเจลลี่ reactivates สถานที่เงียบ epigenetically เป็น siRNA- ชักนำให้เกิดการล้มลงของระดับ Dnmt3 ในตัวอ่อนผึ้งส่งผลให้เกิดการพัฒนาของผึ้งราชินี (Kucharski et al, 2008) เราว่ามหาเศรษฐีนมผึ้งกิจกรรมท่าเรือที่สามารถควบคุมดีเอ็นเอ methylation เราใช้ K-ras-เปลี่ยน NIH 3T3 ระบบนักข่าวมือถือในการวัดการปรากฏตัวของกิจกรรมการกำกับดูแลใน epigenetic รอยัลเจลลี่ (เสริมรูป S1A ออนไลน์) เซลล์เหล่านี้ได้รับการรักษาที่มีสองความเข้มข้นของนมผึ้ง (0.5% และ 1%) สำหรับไม่เกิน 3 วัน โดยวันที่ 2 เราตั้งข้อสังเกตเรื่องการแสดงออกของยีน Fas (รูปที่ 1A) นอกจากนี้การแสดงออกกลับเป็นแบบเดียวกับที่ได้รับกับ 5 aza-2'-deoxycytidine (5 Aza) การรักษาเป็นอย่างดีลักษณะของการยับยั้งดีเอ็นเอ methylation (Stresemann และ Lyko 2008) ต่อไปเรา fractionated นมผึ้งโดยใช้เยื่อกรองที่มี 3 กิโลดาลตันตัด ไหลผ่านซึ่งมีส่วนโมเลกุลต่ำน้ำหนักเก็บงำกิจกรรมกฎระเบียบ epigenetic (รูปที่ 1B) นี้ผลพร้อมกับความจริงที่ว่าโปรรักษา K ของนมผึ้งไม่ได้ลดกิจกรรมในการทดสอบนี้ (ไม่ได้แสดงข้อมูล) ค่าบ่งว่าองค์ประกอบที่ใช้งานของนมผึ้งน่าจะเป็นโมเลกุลขนาดเล็กของแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่โปรตีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

คนงานและราชินีผึ้งมีพันธุกรรมที่อก อย่างไรก็ตาม ราชินีผึ้งจะอุดมสมบูรณ์ มีขนาดใหญ่ และมีอายุการใช้งานนานกว่า counterparts คนงานหญิงของพวกเขา ค่าอาหารของตัวอ่อนกับรอยัลเยลลี่ฟรุต การควบคุมนี้สังคมเปลี่ยน มีหลักฐานใหม่ ว่า การเป็นกลไกขับเคลื่อนโดยราชินีผึ้ง Epigenetic . ในการศึกษานี้เราแสดงให้เห็นว่า รอยัลเยลลี่ ผลิตโดย พบว่ามีการหลั่งของต่อมและผึ้งงานได้ช่วยในฐานะ ( hdaci ) กิจกรรม กรดไขมัน , ( E ) - 10-hydroxy-2-decenoic acid ( 10hda ) ซึ่งบัญชีสำหรับการได้ถึง 5 % ของรอยัลเยลลี่ฟรุตท่าเรือกิจกรรม hdaci นี้ นอกจากนี้ 10hda สามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีนใน epigenetically เงียบ mammalian เซลล์ ดังนั้นระเบียบ Epigenetic การพัฒนาราชินีผึ้งอาจเป็นแรงผลักดันส่วนหนึ่ง โดยกิจกรรมใน hdaci รอยัลเยลลี่

ไปเบื้องต้น :

ผึ้ง ( ผึ้งพันธุ์ ) เป็นตัวอย่างปรากฏการณ์ในธรรมชาติเรียกว่าสิ่งแวดล้อมขับเคลื่อนคุณสมบัติพลาสติก ( maleszka , 2008 ) ซึ่งอธิบายถึงวิธีการควบคุมอาหารซึ่งความสามารถของฟีโนไทป์แตกต่างที่เกิดขึ้นจาก 1 ) . ในสังคมแมลงเช่นผึ้งมันนำไปสู่การก่อตั้งของวรรณะ มีความแตกต่างระหว่างการทำซ้ำ ( ราชินี ) และแรงงาน ( แรงงาน ; หน้าจูเนียร์ , 1991 ) ความแตกต่างของเซลล์นี้จะพิจารณาในระยะแรกตัวอ่อน และความเป็นกันเอง ก่อตั้งขึ้น โดยการให้ยาแตกต่างกันสำหรับราชินีและตัวอ่อนคนงาน ( หน้า JR &เผิง , 2001 ) สำหรับ 3 วันแรกของชีวิต ทั้งหนอนเป็นอาหาร นมผึ้งเป็นสารที่ประกอบด้วยส่วนผสมของพบว่าตอนล่างและต่อมที่ผลิตโดยผึ้งพยาบาล และคนงานแล้วสลับไปยังอาหารที่ประกอบด้วยความเด่นน้ำผึ้งและเกสร ( คนงานฟรุต haydak , 1970 ) ราชินีหนอน แต่ยังคงอยู่ในอาหาร รอยัลเยลลีและเลี้ยงมันในความอุดมสมบูรณ์ อาหารนี้ผลลัพธ์ที่ได้จากผึ้งนางพญาที่ ,behaviourally สรีรศาสตร์แตกต่างจากเธอและผึ้งงานคู่ และยังมีอายุการใช้งานนาน อย่างน้อย 20 ครั้งนานกว่าผึ้งทำงานปกติ ( วินสตัน , 1987 ) ใส่อาหารนี้ได้ผล pleiotropic : กระตุ้นอินซูลินส่งสัญญาณน้ำตก มีผลต่อสมอง และควบคุมการปล่อยฮอร์โมน Epigenetic ทั่วโลก ( maleszka , 2008 ) ในแมลงสังคมอื่น ๆ เช่น มดปลวกและบางแตน , เป็นที่ชัดเจนน้อยว่าอาหารที่เลือก หรือ สิ่งแวดล้อม นำไปสู่การกำหนดวรรณะ ( schwander et al , 2010 ) .

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โภชนาการที่มีอิทธิพลโดยตรงต่อการแสดงออกของยีนและการพัฒนา โดยมีผลต่อสภาพ Epigenetic ของจีโนม ( dolinoy et al , 2007 ) เอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจงรวมถึงดีเอ็นเอ Epigenetic รักษา methyltransferases รัฐ ,และ acetylases ช่วย deacetylases และ methyltransferases หมอกแดด และ demethylases . ของเอนไซม์เหล่านี้อาจเป็นเป้าหมาย โดยปัจจัยทางโภชนาการ สิ่งที่เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับกลไกการควบคุมคุณสมบัติพลาสติกในแมลงอาจจะเกี่ยวข้องกับความเข้าใจของวิธีการที่อาหารและโภชนาการควบคุมการเขียนโปรแกรมของทารกในครรภ์และโรคในมนุษย์รายงานล่าสุดพบว่า ผึ้งมี methylation ดีเอ็นเอเป็นระบบงานอย่างเต็มที่ ( Wang et al , 2006 ) , ตรงข้ามกับแมลงวัน ซึ่งไม่ได้มี CPG จาก . การเปรียบเทียบระหว่างรูปแบบดีเอ็นเอเมทิลเลชั่นในมันสมองของราชินี และผึ้งงานพบว่าไม่มีความแตกต่างในหมายเลขของ CPGs ที่ methylated ( lyko et al , 2010 ) อย่างไรก็ตามมีเทคนิคที่แตกต่างกันที่แตกต่างกัน methylated โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาค exonic ซึ่งมีผลต่อการ splicing . ที่สำคัญรบกวน RNA ขนาดเล็ก ( บริษัท ) - การน็อคของ dnmt3 ในระดับใหม่ในการพัฒนาของตัวอ่อนออกมาจากราชินีผึ้ง มีการพัฒนาอย่างเต็มที่ รังไข่ ( kucharski et al , 2008 ) ดังนั้นฉีดของผึ้งตัวอ่อนกับบริษัท รอยัลเยลลี่ dnmt3 สามารถทดแทนการบริโภคและมีอิทธิพลต่อการพัฒนาของวรรณะ ข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของ รอยัล เจลลี่ มีความสามารถในการควบคุมวิถี Epigenetic

เพื่อตรวจสอบว่า รอยัลเยลลี่ฟรุตท่าเรือ Epigenetic กิจกรรมบังคับ เราใช้ k-ras-transformed NIH 3T3 เซลล์รายงานระบบมันได้ถูกแสดงไว้ก่อนหน้านี้ว่าในเซลล์เหล่านี้เปิดใช้งานบนเส้นทาง epigenetically เงียบการแสดงออกของยีน FAS proapoptotic ( เฟนตัน et al , 1998 ; เกม et al , 1999 ) นอกจากนี้ ระบบนี้ได้ถูกต้อง genome-wide อาร์เอ็นเอรบกวนหน้าจอเพื่อระบุปัจจัยที่จำเป็นสำหรับ RAS ( Epigenetic silencing ( จ้อง et al , 2007 )หน้าจอนี้ระบุ repressors ลองหลาย dnmt1 hdac9 ezh2 รวมทั้ง , และ , sirt6 . เราจึงให้เหตุผลว่าระบบข่าวนี้ Epigenetic เหมาะสำหรับการคัดกรองศักยภาพรอยัลเยลลี่ฟรุต Epigenetic กำกับดูแลกิจกรรม แน่นอน เมื่อ k-ras-transformed NIH 3T3 เซลล์ รักษาด้วยนี้พบว่าต่อมหลั่ง , FAS ยีนถูกใช้ .เราได้ระบุส่วนประกอบเป็น ( E ) - 10-hydroxy-2-decenoic acid ( 10hda ) และแสดงให้เห็นว่า สารนี้จะช่วยในฐานะ ( hdaci ) กิจกรรม

:

ไปจากรอยัลเยลลี่ reactivates เป็น epigenetically ปิดปากตน

เป็นบริษัทการน็อคของ dnmt3 ระดับในส่งผลในการพัฒนาของตัวอ่อนผึ้งนางพญา ผึ้ง ( kucharski et al , 2008 )เรา theorized ที่รอยัลเยลลี่ฟรุตท่าเรือกิจกรรมที่สามารถควบคุม methylation ดีเอ็นเอ เราใช้ k-ras-transformed NIH 3T3 เซลล์นักข่าวระบบวัดมีกิจกรรมของหน่วยงานใน รอยัล เจลลี่ ( Epigenetic ออนไลน์ s1a รูปเสริม ) เซลล์เหล่านี้ได้รับการรักษากับสองความเข้มข้นของนมผึ้ง ( 0.5% และ 1% ) ถึง 3 วัน โดยวันที่ 2เราพบการแสดงออกของยีนใหม่ ) ( ตารางที่ 1 ) นอกจากนี้ ได้แสดงออกกันได้กับ 5-aza-2 ’ - deoxycytidine ( 5-aza ) การรักษาเป็นอย่างดี ซึ่งจากลักษณะของดีเอ็นเอ ( สเตรซเซอร์มันน์& lyko , 2008 ) ถัดไปเราพบรอยัลเยลลี่ฟรุตใช้กรองเมมเบรนที่มี 3 ขนาดตัด flow-through ที่ ,ซึ่งมี low-molecular-weight เศษส่วน , เก็บงำกิจกรรมบังคับ Epigenetic ( มะเดื่อ 1B ) นี้ผลพร้อมกับความจริงที่ว่าโปรตีน K การรักษาของรอยัลเยลลี่ฟรุตไม่ได้ลดกิจกรรม ในวิธีนี้ ( ข้อมูลไม่แสดง ) พบว่าองค์ประกอบที่ใช้งานของรอยัลเยลลี่ฟรุตอาจเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่ proteinaceous ที่มา