Abstract
Solid epidemiological evidence indicates that part of the risk of obesity in adulthood could be programmed during prenatal development by the quality of maternal nutrition. Nevertheless, the molecular mechanisms involved are mostly unknown, which hinders our capacity to develop effective intervention policies. Here, we discuss the hypothesis that mechanisms underlying prenatal programming of adult risk are epigenetic and sensitive to environmental cues such as nutrition. While the information encoded in DNA is essentially stable, regulatory epigenetic mechanisms include reversible, covalent modifications of DNA and chromatin, such as methylation, acetylation etc. It is known that dietary availability of methyl donors has an impact on the patterns of gene expression by affecting DNA methylation at regulatory regions, a likely basis for reprogramming developmental plasticity. The Agouti and Axin-fused genes, as well as the embryonic growth factor IGF2/H19 locus are examples of diet-induced modulation of phenotypic traits by affecting methylation of gene-regulatory regions. Recent work has evidenced an unsuspected role for chromatin as metabolic sensor. Chromatin is susceptible to a number of post-translational modifications that modulate gene expression, among them the GlcNAcylation of histone proteins and other epigenetic regulators. Intracellular levels of the precursor molecule UDP-GlcNAc, and hence the degree of global chromatin GlcNAcylation, depend on the energetic state of the cell, making GlcNAcylation a functional link between nutrition and regulation of gene expression. Dietary interference with these regulatory mechanisms could effectively counteract the early-life programming of adult risk.
Abbreviations
AS-RNA, antisense RNA; BAT, brown adipose tissue; BET, bromodomain and extraterminal; BMI, body mass index; CAD, coronary artery disease; CVD, cardiovascular diseases; DHA, docosahexaenoic acid; DMR, differentially-methylated region; DNMTs, DNA methyltransferases; DOAD, developmental origins of adult disease; DWF, Dutch Winter Famine; EGCG, (−)-epigallocatechin gallate; eRNAs, enhancer RNAs; ERV, endogenous retrovirus; GEN, genistein; HAT, histone acetyl transferase; HDAC, histone deacetylase; IAP, intracisternal A particle; IUGR, intrauterine growth retardation; I3C, indol-3-carbinol; LINE, long interspersed nuclear element; lncRNA, long non-coding RNA; LSS, Leningrad siege study; LTR, long terminal repeat; miRNAs, microRNAs; ME, metastable epiallele; NCD, non-communicable disease; NuRD, nucleosome remodeling and deacetylating complex; PASR/PALR, promoter-associated short RNAs/promoter-associated long RNAs; PcG, polycomb group protein; PRE, polycomb responsive element; PRC1/2, polycomb repressive complex; PTM, post-translationalmodification; SFN, sulforaphane; SGA, small for gestational age; T2D, type 2 diabetes; WAT, white adipose tissue
List of genes
α-MSH, α-melanocyte-stimulating hormone; ABCA1, ATP-binding cassette subfamily A member 1; BRD2, bromodomain-containing 2 protein; CEBP-α/β/γ, CCAAT/enhancer binding protein-α/β/γ; CDKN2Ap16, cyclin-dependent kinase inhibitor 2 A, CDKN2A; DNMTs, DNA methyltransferases; GLUT2, glucose transporter type 2; GNAS-AS, GNAS-antisense lncRNA gene; GR1-C, nuclear receptor subfamily 3, group C, member 1 (glucocorticoid receptor); IGF2, insulin-like growth factor II; IGF2R, insulin-like growth factor II receptor; INS-IGF2, INS-IGF2 readthrough lncRNA; IL-10, interleukin-10; JHDM1, lysine (K)-specific demethylase 2 A; LEP, leptin; LDLRAP1, low-density lipoprotein receptor adapter protein 1; LSD1, lysine (K)-specific demethylase 1 A (KDM1A); HNF4A, hepatocyte nuclear factor 4α; MEG3, maternally expressed 3 lncRNA; MLL1, mixed-lineage leukemia 1; MTA1, metastasis-associated protein 1; OGA, O-GlcNAcase; OGT, O-linked GlcNAc transferase; PDX1, pancreatic and duodenal homeobox 1; PI3K-p85, phosphatidylinositol 3 kinase-p85; PGC1α, peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1 alpha; PLRL, prolactin receptor; PLZF, promyelocytic leukemia zinc finger protein; PPAR-γ, peroxisome proliferator-activated receptor-γ; p15INK4b, cyclin-dependent kinase inhibitor 2B, CDKN2B; p16INK4a, cyclin-dependent kinase inhibitor 2 A, CDKN2A; p21WAF1/Cip1, cyclin dependent kinase inhibitor 1 A, p21/WAF1; RUNX2, runt-related transcription factor 2; SIRT1, sirtuin 1; TET2/3, (ten-eleven translocation 2/3) methylcytosine dioxygenase; UCP1, uncoupling protein 1; WIF1, Wnt inhibitory factor 1; ZEB1, zinc finger E-box binding homeobox 1
บทคัดย่อไม้หลักฐานบ่งชี้ว่า เป็นส่วนหนึ่งของความเสี่ยงของโรคอ้วนในวัยผู้ใหญ่สามารถตั้งโปรแกรมในระหว่างการพัฒนาก่อนคลอด โดยคุณภาพของโภชนาการมารดา อย่างไรก็ตาม กลไกระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่จะไม่รู้จัก ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อความสามารถของเราในการพัฒนานโยบายการแทรกแซงที่มีประสิทธิภาพ ที่นี่ เราหารือเกี่ยวกับสมมติฐานที่ว่า กลไกพื้นฐานเขียนโปรแกรมคลอดผู้ใหญ่เสี่ยงเป็น epigenetic และไวต่อสิ่งแวดล้อมเช่นโภชนาการ ในขณะที่ข้อมูลที่เข้ารหัสในดีเอ็นเอมีความเสถียรเป็นหลัก กลไก epigenetic กำกับดูแลได้แก่การแก้ไขย้อนกลับ โควาเลนต์ของดีเอ็นเอและโครมาติน เช่นอัณฑะ acetylation ฯลฯ เป็นที่รู้จักกันว่า พร้อมอาหารของเมธิลผู้บริจาคมีผลกระทบในรูปแบบการแสดงออกของยีน โดยมีผลต่อโรคที่ภูมิภาคระเบียบ แนวโน้มพื้นฐานสำหรับพัฒนาการปั้นหัวนมใหญ่ Agouti การ และยีน Axin หลอมรวม เป็นที IGF2/H19 ปัจจัยการเจริญเติบโตของตัวอ่อนเป็นตัวอย่างของอาหารเกิดปรับของลักษณะฟีโนไทป์ โดยส่งผลกระทบต่อโรคของยีนควบคุมภูมิภาค ผลงานที่ผ่านมามีหลักฐานมีบทบาท unsuspected สำหรับโครมาตินเป็นเซนเซอร์ที่เผาผลาญ โครมาตินจะอ่อนแอต่อจำนวนของการปรับเปลี่ยนการโพสต์แปลที่ปรับยีน ในหมู่พวกเขา GlcNAcylation โปรตีนฮิสโตนและหน่วยงานกำกับดูแลอื่น ๆ epigenetic ภายในเซลล์ในระดับโมเลกุลสารตั้งต้น UDP-GlcNAc และด้วยเหตุนี้ ระดับสากลรมา GlcNAcylation ขึ้นกับสถานะพลังของเซลล์ การเชื่อมโยงงานระหว่างโภชนาการและการควบคุมของยีน GlcNAcylation อาหารรบกวนกลไกกฎระเบียบเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถรับมือกับเขียนโปรแกรมชีวิตช่วงต้นของผู้ใหญ่เสี่ยงคำย่อเป็นอาร์เอ็นเอ antisense RNA เนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล ค้างคาว วางเดิมพัน bromodomain และ extraterminal BMI ดัชนีมวลกาย CAD โรคหลอดเลือดหัวใจ CVD โรคหัวใจและหลอดเลือด ดีเอชเอ กรด docosahexaenoic DMR ภูมิภาคที่ methylated งู DNMTs, methyltransferases ดีเอ็นเอ DOAD กำเนิดพัฒนาการของโรคผู้ใหญ่ DWF อดอยากหนาวดัตช์ EGCG, (−) -epigallocatechin gallate eRNAs, enhancer RNAs ERV, retrovirus เข้าภายนอก GEN, genistein หมวก สโตน acetyl transferase HDAC, deacetylase สโตน IAP, intracisternal อนุภาค IUGR มดลูกโต I3C, indol-3-carbinol บรรทัด ยาวสลับองค์นิวเคลียร์ lncRNA ยาวไม่เข้ารหัส RNA LSS ศึกษาการปิดล้อมเลนินกราด ทำซ้ำ LTR เทอร์มินัลยาว miRNAs, microRNAs ฉัน metastable epiallele NCD โรคไม่ติดต่อ NuRD, nucleosome เปลี่ยนแปลง และซับซ้อน deacetylating PASR/PALR เกี่ยว ข้องโปรโมเตอร์สั้น RNAs/โปรโมเตอร์ สัมพันธ์ยาว RNAs PcG, polycomb กลุ่มโปรตีน ก่อน polycomb องค์ประกอบตอบสนอง PRC1 2, polycomb ปราบปรามคอมเพล็กซ์ PTM โพสต์-translationalmodification SFN, sulforaphane SGA เล็กสำหรับอายุครรภ์ T2D ชนิดที่ 2 โรคเบาหวาน วัด เนื้อเยื่อไขมันสีขาวรายการของยีนΑ-MSH α melanocyte กระตุ้นฮอร์โมน ABCA1 วงศ์ย่อย ATP รวมเทปสมาชิก 1 BRD2, bromodomain ที่ประกอบด้วยโปรตีน 2 CEBP-α/β/γ CCAAT/enhancer ผูกโปรตีน-α/β/γ ไคเนสรี cyclin ขึ้นอยู่กับการยับยั้ง 2 A, CDKN2A CDKN2Ap16 DNMTs, methyltransferases ดีเอ็นเอ GLUT2 ขนส่งกลูโคสชนิด 2 GNAS-เป็น ยีน GNAS antisense lncRNA กลุ่ม C, GR1 C วงศ์ย่อยรับนิวเคลียร์ 3 สมาชิก 1 (รับ glucocorticoid); IGF2 ปัจจัยการเจริญเติบโตอินซูลินเช่น II IGF2R ตัวรับอินซูลินเช่นเจริญเติบโตของปัจจัย II เติม IGF2, IGF2 อิน readthrough lncRNA IL-10, interleukin-10 JHDM1 ไลซีน (K) -demethylase เฉพาะ 2 A LEP, leptin LDLRAP1 ไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นต่ำรับอะแดปเตอร์โปรตีน 1 LSD1 ไลซีน (K) -demethylase เฉพาะ 1 ตัว (KDM1A); HNF4A, 4α ปัจจัยนิวเคลียร์ hepatocyte MEG3 แสดง 3 lncRNA; maternally MLL1 มะเร็งเม็ดเลือดขาวเชื้อสายผสม 1 MTA1 แพร่กระจายเกี่ยวข้องโปรตีน 1 โอกา O-GlcNAcase OGT ลิงค์ O GlcNAc transferase PDX1 ตับอ่อน และ duodenal homeobox 1 PI3K-p85 ไคเนสรี phosphatidylinositol 3-p85 PGC1α, peroxisome แกมมารับเปิดใช้งาน proliferator อัลฟา coactivator 1 PLRL, prolactin รับ PLZF, promyelocytic มะเร็งเม็ดเลือดขาวสังกะสีโปรตีนนิ้ว PPAR-γ peroxisome proliferator เปิดใช้งานรับ-γ ไคเนสรี cyclin ขึ้นอยู่กับการยับยั้งที่ 2B, CDKN2B p15INK4b p16INK4a ไคเนสรี cyclin ขึ้นอยู่กับการยับยั้ง 2 A, CDKN2A p21WAF1/Cip1 ไคเนสรีขึ้นยับยั้ง cyclin 1 A, p21/WAF1 RUNX2 ปัจจัยเกี่ยวข้อง runt ถอด 2 SIRT1, sirtuin 1 TET2 3, (สิบเอ็ดสิบพันธุ์ 2/3) methylcytosine dioxygenase UCP1, uncoupling โปรตีน 1 WIF1, Wnt ยับยั้งปัจจัย 1 ZEB1, homeobox ผูกนิ้ว E-กล่องสังกะสี 1
การแปล กรุณารอสักครู่..

บทคัดย่อ
ของแข็งหลักฐานทางระบาดวิทยาระบุว่าเป็นส่วนหนึ่งของความเสี่ยงของโรคอ้วนในวัยจะเป็นโปรแกรมในระหว่างการพัฒนาก่อนคลอดโดยคุณภาพของโภชนาการของมารดา อย่างไรก็ตามกลไกระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่ไม่ทราบซึ่งเป็นอุปสรรคต่อความสามารถของเราในการพัฒนานโยบายการแทรกแซงที่มีประสิทธิภาพ ที่นี่เราจะหารือเกี่ยวกับสมมติฐานที่ว่ากลไกการเขียนโปรแกรมก่อนคลอดของความเสี่ยงผู้ใหญ่ epigenetic และความสำคัญกับตัวชี้นำสิ่งแวดล้อมเช่นโภชนาการ ในขณะที่ข้อมูลการเข้ารหัสในดีเอ็นเอที่มีเสถียรภาพเป็นหลักกลไก epigenetic กฎระเบียบรวมถึงการพลิกกลับได้, การปรับเปลี่ยนโควาเลนต์ของ DNA และโครมาติเช่น methylation, acetylation ฯลฯ มันเป็นที่รู้จักกันที่ความพร้อมการบริโภคอาหารของผู้บริจาค methyl มีผลกระทบต่อรูปแบบการแสดงออกของยีนโดยมีผลกระทบต่อ ดีเอ็นเอ methylation ในภูมิภาคกฎระเบียบเป็นพื้นฐานสำหรับแนวโน้ม reprogramming ปั้นพัฒนาการ Agouti และ Axin-ผสมยีนเช่นเดียวกับปัจจัยการเจริญเติบโตของตัวอ่อน IGF2 / H19 สถานทีเป็นตัวอย่างของเอฟเอ็มอาหารที่เกิดขึ้นในลักษณะฟีโนไทป์โดยมีผลกระทบต่อภูมิภาค methylation ยีนกำกับดูแล การทำงานที่ผ่านมาได้มีบทบาทหลักฐานไม่น่าสงสัยสำหรับโครมาเป็นเซ็นเซอร์การเผาผลาญอาหาร โครมาเป็นที่ประทับใจกับจำนวนของการปรับเปลี่ยนการโพสต์แปลว่าปรับการแสดงออกของยีนในหมู่พวกเขา GlcNAcylation ของโปรตีนฮีสโตนและหน่วยงานกำกับดูแล epigenetic อื่น ๆ ระดับภายในเซลล์ของสารตั้งต้นโมเลกุล UDP-GlcNAc และด้วยเหตุนี้ระดับของโครมาติ GlcNAcylation โลกขึ้นอยู่กับรัฐที่มีพลังของเซลล์ทำให้ GlcNAcylation การเชื่อมโยงการทำงานระหว่างโภชนาการและการควบคุมการแสดงออกของยีน รบกวนด้วยอาหารกลไกการกำกับดูแลเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถรับมือกับการเขียนโปรแกรมในช่วงต้นชีวิตของความเสี่ยงผู้ใหญ่.
ย่อ
AS-RNA, แอนตี้ RNA; BAT, เนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล พนัน bromodomain และ extraterminal; BMI ดัชนีมวลกาย; CAD, โรคหลอดเลือดหัวใจ; CVD, โรคหัวใจและหลอดเลือด; DHA กรด docosahexaenoic; DMR ภูมิภาคที่แตกต่างกัน-methylated; DNMTs, methyltransferases ดีเอ็นเอ DOAD ต้นกำเนิดการพัฒนาของโรคผู้ใหญ่ DWF, ดัตช์ฤดูหนาวกันดารอาหาร EGCG, (-) - epigallocatechin gallate; eRNAs, RNAs เพิ่ม; ERV, retrovirus ภายนอก; GEN, genistein; หมวกสโตน acetyl transferase; HDAC, สโตน deacetylase; เมาหัวราน้ำ intracisternal อนุภาค; IUGR, ชะลอการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์; I3C, Indol-3-carbinol; สายสลับยาวองค์ประกอบนิวเคลียร์ lncRNA ยาว Non-coding RNA; LSS, เลนินกราดศึกษาล้อม; LTR ยาวซ้ำขั้ว; miRNAs, microRNAs; ME, epiallele metastable; NCD โรคไม่ติดต่อ; NuRD, การเปลี่ยนแปลง nucleosome และ deacetylating ซับซ้อน PASR / PALR ก่อการเกี่ยวข้องสั้น RNAs / โปรโมเตอร์เกี่ยวข้อง RNAs ยาว PCG โปรตีนกลุ่ม polycomb; PRE องค์ประกอบที่ตอบสนองต่อ polycomb; PRC1 / 2 polycomb ซับซ้อนปราบปราม; PTM โพสต์ translationalmodification; SFN, sulforaphane; เอสจีเอขนาดเล็กสำหรับอายุครรภ์; T2D, โรคเบาหวานชนิดที่ 2; วัดไขมันสีขาวเนื้อเยื่อ
รายการของยีน
แอลฟา MSH ฮอร์โมนα-melanocyte กระตุ้น; ABCA1 เอทีพีผูกพันอนุวงศ์เทปสมาชิก 1; BRD2, bromodomain ที่มี 2 โปรตีน CEBP-α / β / γ, CCAAT / เพิ่ม binding protein-α / β / γ; CDKN2Ap16, cyclin ขึ้นอยู่กับไคเนสยับยั้ง 2, CDKN2A; DNMTs, methyltransferases ดีเอ็นเอ GLUT2 กลูโคสชนิดขนย้าย 2; Gnas-AS, Gnas-antisense lncRNA ยีน GR1-C รับนิวเคลียร์อนุวงศ์ 3 กลุ่ม C, สมาชิก 1 (glucocorticoid รับ); IGF2, อินซูลินเช่นปัจจัยการเจริญเติบโตที่สอง; IGF2R, อินซูลินเช่นปัจจัยการเจริญเติบโตที่สองรับ; INS-IGF2 ประท้วง-IGF2 readthrough lncRNA; IL-10, interleukin-10; JHDM1 ไลซีน (k) demethylase -specific 2; LEP, leptin; LDLRAP1, ความหนาแน่นต่ำรับไลโปโปรตีนอะแดปเตอร์ 1; LSD1 ไลซีน (k) demethylase -specific 1 A (KDM1A); HNF4A, ตับ4αปัจจัยนิวเคลียร์ MEG3, มารดาแสดง 3 lncRNA; MLL1 ผสมเชื้อสายโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว 1; MTA1, การแพร่กระจายที่เกี่ยวข้องโปรตีน 1; OGA, O-GlcNAcase; OGT, O-transferase เชื่อมโยง GlcNAc; PDX1 ตับอ่อนและลำไส้เล็กส่วนต้น homeobox 1; PI3K-P85, phosphatidylinositol 3 ไคเนส-P85; PGC1α, peroxisome proliferator เปิดใช้งานตัวรับรังสีอัลฟา coactivator 1; PLRL, รับโปรแลคติน; PLZF, promyelocytic โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวโปรตีนนิ้วสังกะสี; PPAR-γ, peroxisome proliferator เปิดใช้งานรับ-γ; p15INK4b, cyclin ขึ้นอยู่กับไคเนสยับยั้ง 2B, CDKN2B; p16INK4a, cyclin ขึ้นอยู่กับไคเนสยับยั้ง 2, CDKN2A; p21WAF1 / Cip1, cyclin ขึ้นอยู่กับไคเนสยับยั้ง 1, P21 / WAF1; RUNX2, แคระที่เกี่ยวข้องกับการถอดความปัจจัย 2; SIRT1, sirtuin 1; TET2 / 3 (1011 โยกย้าย 2/3) dioxygenase methylcytosine; UCP1 โปรตีน uncoupling 1; WIF1, Wnt ยับยั้งปัจจัยที่ 1; ZEB1 สังกะสีนิ้ว E-กล่องผูกพัน homeobox 1
การแปล กรุณารอสักครู่..
