摘要：大阪大學揭示了一種D型氨基酸D-丙氨酸的功能。
直到最近，人們才發(fā)現(xiàn)構成蛋白質(zhì)的氨基酸以兩種不同的形式存在:L型和d型。雖然所有的天然蛋白質(zhì)都是由l -氨基酸組成的，但D-氨基酸的功能仍然鮮為人知，盡管它存在于我們每天吃的食物中。
現(xiàn)在，由大阪大學領導的多機構研究小組揭示了一種D型氨基酸D-丙氨酸的功能。那么它的作用是什么，他們是如何發(fā)現(xiàn)它的功能的?為了理解，我們需要一些背景信息。這項研究發(fā)表在《Kidney360》雜志上。
圖1 d-丙氨酸對腎臟晝夜節(jié)律的影響及其對葡萄糖代謝的調(diào)節(jié)生物鐘是我們體內(nèi)的一種自然振蕩，與24小時的晝夜周期保持一致，影響著許多生物過程。其中之一是糖異生，在這種情況下，可以產(chǎn)生新的葡萄糖來維持能量水平，而不是碳水化合物的攝入。雖然已知糖異生隨晝夜節(jié)律而變化，但其原因尚不清楚。
然而，還是有一些線索。D-丙氨酸存在于代謝葡萄糖的組織中，據(jù)報道，血液和尿液中微量的D-丙氨酸水平隨晝夜節(jié)律而變化。
利用特殊設備和先進的分析技術，研究人員能夠檢測和量化這種稀有氨基酸的痕量水平。然后，研究小組可以驗證D-丙氨酸的水平確實會隨著生物鐘而變化;這些變化是由尿中D-丙氨酸的去除引起的，這個過程由腎臟控制。他們還表明，睡眠是調(diào)節(jié)D-丙氨酸水平的關鍵。
“我們決定研究當腎臟暴露于D-丙氨酸時，哪些基因會表達，"該研究的主要作者酒井新介解釋說。“我們使用深度學習分析和迭代隨機森林算法來識別目標基因。我們發(fā)現(xiàn)D-丙氨酸上調(diào)了與糖異生有關的基因和與晝夜節(jié)律有關的基因。"
轉錄因子是一種調(diào)節(jié)基因表達的蛋白質(zhì)，對轉錄因子的分析表明，D-丙氨酸誘導的變化是由一種名為Cry2的蛋白質(zhì)介導的，而Cry2是一種關鍵的晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)劑。在晝夜節(jié)律紊亂的條件下，D-丙氨酸處理改善了晝夜節(jié)律。
“通過這些實驗，我們能夠證明D-丙氨酸是腎臟糖異生和生物鐘之間的聯(lián)系，D-丙氨酸通過晝夜節(jié)律轉錄網(wǎng)絡激活糖異生，"資深作者Tomonori Kimura說。
揭示D-丙氨酸和生物鐘之間的聯(lián)系代表著我們對這些罕見的D-氨基酸的理解向前邁出了一大步。一個令人興奮的可能性是與葡萄糖有關的疾病的新療法，如糖尿病，以及與生物鐘有關的疾病，如睡眠障礙。
參考資料
[1] d-Alanine Affects the Circadian Clock to Regulate Glucose Metabolism in Kidney
