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【前沿開展】大師點評Nat Metab 薛宇賈大團隊協(xié)作揭示生酮飲食表現(xiàn)效力的新機造
2024-08-20 16:44:12
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返回列表 麻將胡了網(wǎng)站點評 王秀杰（中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)商酌所）、趙睿智（美國芝加哥大學(xué)） 生酮飲食（Ketogenic Diet, KD）是一種以高脂肪、極低碳水化合物和適量卵白質(zhì)為比例的飲食形式，自20世紀20年代初今后向來被臨床用來診療癲癇等疾病。生酮飲食省略了葡萄糖的詐騙，導(dǎo)致游離脂肪酸正在肝臟中轉(zhuǎn)化為酮體，網(wǎng)羅乙酰乙酸、β-羥基丁酸（β-OHB）和丙酮，個中β-羥基丁酸是最豐饒的樣子。迄今為止，生酮飲食已正在多種人類疾病中顯示出肯定的診療成效，網(wǎng)羅癲癇、肥胖、癌癥等。然而。生酮飲食因為異常的食品比例擺設(shè)，較難周旋，還可以會惹起高脂血癥、腎結(jié)石等一系列并發(fā)癥。進一步會意生酮飲食施展影響的機造，有幫于開辟更為康健的飲食形式或疾病診療手腕。 生酮飲食可提升一種新型的卵白質(zhì)翻譯后潤飾——賴氨酸β-羥基丁?；╨ysine β-hydroxybutyrylation, Kbhb）的潤飾程度，該潤飾基團出處于β-羥基丁酸的活化樣子β-羥基丁酰輔酶A（β-hydroxybutyryl-CoA）。正在該職責(zé)中，通過對生酮飲食幼鼠肝臟展開轉(zhuǎn)錄組學(xué)、卵白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、賴氨酸β-羥基丁?；M學(xué)的多組學(xué)定量，察覺幼鼠肝臟轉(zhuǎn)錄組、卵白質(zhì)組和賴氨酸β-羥基丁?；M差別性地爆發(fā)蛻化。生酮飲食通過賴氨酸β-羥基丁?；瘽欙椪{(diào)控多種細胞流程，網(wǎng)羅糖酵解和三羧酸輪回等。為了找到施展緊要功用的賴氨酸β-羥基丁?；瘽欙椢稽c，基于前沿人為智能本事，打算了新的分層進修框架（Hierarchical learning framework）pFunK，是首個預(yù)測卵白質(zhì)潤飾功用的講話模子。該框架采用分層頭腦，精巧詐騙Transformer模子捉拿序列之間的上下文依賴聯(lián)系，并集合十種卵白質(zhì)序列和組織特質(zhì)，逐層進修賴氨酸潤飾特質(zhì)、賴氨酸β-羥基丁?；瘽欙椞刭|(zhì)，再進修賴氨酸β-羥基丁酰化的功用特質(zhì)，僅應(yīng)用9個已知功用的賴氨酸β-羥基丁?；稽c，即告竣了賴氨酸β-羥基丁?；τ玫木珳暑A(yù)測。 針對該潤飾，應(yīng)用pFunK-Kbhb預(yù)測潛正在擁有緊要功用的賴氨酸β-羥基丁酰化位點。通過算法預(yù)測、細胞實踐、動物實踐等察覺生酮飲食或增加β-羥基丁酸可補充縮醛酶B（Aldolase B, Aldob）的K108位賴氨酸β-羥基丁?；瘽欙棾潭?，抵造mTOR信號通途和糖酵解流程，減弱癌細胞增殖，從而揭示了生酮飲食重塑代謝的新機造。 綜上所述，此商酌不單察覺了生酮飲食施展影響的新機造，還為預(yù)測功用緊要的賴氨酸潤飾位點供應(yīng)了廣博合用的講話模子。 圖1. 實踐流程。詐騙喂攝生酮或比較飲食的幼鼠肝臟，展開轉(zhuǎn)錄組、卵白質(zhì)組、β-羥基丁?；M和代謝組的多組學(xué)剖判。修筑了分層進修框架pFunK，可預(yù)測功用緊要的賴氨酸潤飾位點。應(yīng)用pFunK剖判β-羥基丁?；M數(shù)據(jù)，預(yù)測ALDOB的K108為潛正在緊要的β-羥基丁?；稽c。后續(xù)實踐揭示ALDOB的β-羥基丁?；{(diào)控其酶活、mTOR信號通途及腫瘤增殖。 四川大學(xué)秦俊紅、華中科技大學(xué)黃新荷飲食、四川大學(xué)茍圣松、四川大學(xué)張思韜為該論文的聯(lián)合第一作家。薛宇熏陶和賈大熏陶為該論文的通信作家。四川大學(xué)戴倫治熏陶、張燕熏陶、杜丹商酌員、胡以國熏陶、魏強熏陶、劉振華熏陶、天津大學(xué)軒維民熏陶飲食、華中科技大學(xué)彭迪博士飲食、中山大學(xué)劉澤先商酌員、芝加哥大學(xué)趙睿智熏陶、中國科學(xué)院上海藥物商酌所黃河熏陶、上海交通大學(xué)程金科熏陶、重慶醫(yī)科大學(xué)譚帥熏陶、成都中醫(yī)藥大學(xué)沈曉飛副商酌員等也為課題供應(yīng)了鼎力扶幫。 舉動基因功用調(diào)控的緊要樞紐，卵白質(zhì)潤飾正在多種性命行動中均施展閉頭影響。但因為基于質(zhì)譜的卵白質(zhì)潤飾檢測一般會正在一個樣本中緝捕數(shù)以千計的同品種型卵白質(zhì)潤飾位點，若何進一步確定施展閉頭影響的潤飾位點就成為讓科研職員極端苦惱的題目。正在2024年8月12日楬橥于Nature Metabolism上的題為Ketogenic diet reshapes cancer metabolism through lysine β-hydroxybutyrylation的商酌論文中，華中科技大學(xué)的薛宇熏陶團隊和四川大學(xué)賈大熏陶團隊團結(jié)，正在卵白質(zhì)的功用性賴氨酸β-羥基丁酰化潤飾（Kbhb）位點判決方面贏得了緊要沖破。 正在該商酌中，為判決正在生酮飲食前提下施展調(diào)控影響的Kbhb位點，薛宇熏陶指揮團隊開辟了一種預(yù)測功用性賴氨酸潤飾位點的人為智能算法pFunK。pFunK由三個功用模塊構(gòu)成，劃分負擔(dān)三個主旨預(yù)測步調(diào)。第一個步調(diào)為賴氨酸潤飾位點通用特質(zhì)識別模塊pFunK-P的修筑。模塊pFunK-P使用基于transformer架構(gòu)的深度進修模子，詐騙涉及29種賴氨酸潤飾類型的145,657個非冗余賴氨酸潤飾位點實行陶冶，來識別賴氨酸潤飾聯(lián)系的鄰近氨基酸序列特質(zhì)。第二個步調(diào)為Kbhb位點特質(zhì)識別模塊pFunK-T的修筑。模塊pFunK-T詐騙遷徙進修和一種常用的幼樣本量識別算法模子無閉元進修算法（Model-Agnostic Meta-Learning，簡稱MAML），基于已有的6,932個Kbhb位點對pFunK-P實行微調(diào)，使其具備更精確的Kbhb位點識其余才略。第三個步調(diào)為功用性Kbhb位點的判決。詐騙9個擁有緊要功用的Kbhb位點對pFunK-T實行進一步陶冶，從而告竣功用性Kbhb位點的預(yù)測。較對立得的是，pFunK不單擁有較精準的功用性Kbhb位點預(yù)測功用，還可能通過正在上述第二和第三個步調(diào)中轉(zhuǎn)換用于微調(diào)陶冶的賴氨酸潤飾位點數(shù)據(jù)集，來告竣對其他類型賴氨酸潤飾的功用性位點識別。所以，“Ketogenic diet reshapes cancer metabolism through lysine β-hydroxybutyrylation”這篇作品不單揭示了生酮飲食通過Kbhb調(diào)控癌細胞代謝的新機造，也為商酌職員供應(yīng)了一個判決差異類型的功用性賴氨酸潤飾位點的有力用具。 薛宇熏陶向來從事卵白質(zhì)潤飾聯(lián)系的生物音信學(xué)商酌，曾修筑全國上最大的卵白質(zhì)賴氨酸潤飾和磷酸化潤飾數(shù)據(jù)庫，開辟了多種預(yù)測卵白質(zhì)潤飾位點的手腕并被平常應(yīng)用。本職責(zé)中開辟的pFunK手腕，精巧地采用多種人為智能算法彼此增加和通過人為篩選數(shù)據(jù)對模子實行指點陶冶相集合的形式，告竣了正在陶冶數(shù)據(jù)相當缺乏的情形下得回高精確度預(yù)測結(jié)果的沖破。因為民多半類型的性命康健數(shù)據(jù)都擁有與Kbhb位點肖似的樣本量幼、數(shù)據(jù)特質(zhì)不清等特色，pFunK手腕的開辟思緒也將對付人為智能算法正在其他性命康健數(shù)據(jù)解析中的使用爆發(fā)較好的樹范影響飲食。 生酮飲食舉動一種異常飲食形式，正在癲癇、肥胖、癌癥等疾病的診療中顯示出明顯成效，但其豐富機造尚未所有闡明。近期，華中科技大學(xué)薛宇熏陶團隊與四川大學(xué)賈大熏陶團隊正在Nature Metabolism上楬橥論文，通過多組學(xué)本事解析了生酮飲食對幼鼠肝臟代謝的重塑影響，卓殊是初次揭示了賴氨酸β-羥基丁?；↘bhb）這一新型潤飾正在個中的閉頭影響，這一察覺不單深化了咱們對生酮飲食影響機造的會意，也為開辟新型抗癌療法開采了新途徑。正在該職責(zé)中，商酌團隊更始性地開辟了分層進修框架pFunK，或許精確預(yù)測功用緊要的閉頭潤飾位點，出現(xiàn)了人為智能正在生物醫(yī)學(xué)商酌中的強盛潛力。通過進一步實踐驗證，表了然生酮飲食通過補充縮醛酶B（Aldob）的K108位賴氨酸β-羥基丁酰化潤飾，或許有用抵造癌細胞的增殖，揭示了其通過調(diào)控代謝途徑影響癌癥進展的新機造。綜上，該商酌不單正在生酮飲食機造商酌上贏得了緊要沖破，也拓展了咱們對卵白質(zhì)翻譯后潤飾多樣性的明白。 原題目：《【前沿起色】專家點評Nat Metab 薛宇/賈大團隊團結(jié)揭示生酮飲食施展影響的新機造》 本文為滂沱號作家或機構(gòu)正在滂沱消息上傳并發(fā)表，僅代表該作家或機構(gòu)概念，不代表滂沱消息的概念或態(tài)度，滂沱消息僅供應(yīng)音信發(fā)表平臺。申請滂沱號請用電腦拜訪。【前沿開展】大師點評Nat Metab 薛宇賈大團隊協(xié)作揭示生酮飲食表現(xiàn)效力的新機造
