Lihat diskusi, statistik, dan profil penulis untuk publikasi ini di:https://www.researchgate.net/publication/282964615
Nutrigenomik: konsep, kemajuan dan aplikasi
Artikeldi dalamJournal of Dairying, Foods & Home Sciences · Januari 2015 DOI: 10.5958/0976-0563.2015.00041.X
KUTIPAN BACA
6 9.260
3 penulis, termasuk:
Jagish kour Reen
Lembaga Penelitian Susu Nasional
Alok Yadav
Institut Teknologi India Bombay
8PUBLIKASI27KUTIPAN 27PUBLIKASI291KUTIPAN
LIHAT PROFIL LIHAT PROFIL
Beberapa penulis publikasi ini juga mengerjakan proyek terkait berikut:
Metagenomik KlinisLihat proyek
Semua konten yang mengikuti halaman ini diunggah olehJagish kour Reenpada 15 April 2018.
Pengguna telah meminta peningkatan file yang diunduh.
Diterjemahkan dari bahasa Inggris ke bahasa Indonesia - www.onlinedoctranslator.com
ISSN Cetak:0971-4456 / ISSN Daring:0976-0563 www.arccjournals.com
Nutrigenomik: konsep, kemajuan dan aplikasi
Jagish Kour Reen*, Alok Kumar Yadav and Jitendra Singh Divisi Peternakan Sapi Perah,
ICAR-National Dairy Research Institute, Karnal-132001, India Diterima: 14-02-2015 Diterima: 13-08-2015 ABSTRAK
Antarmuka antara lingkungan nutrisi dan proses seluler / genetik disebut sebagai genomik Nutrisi atau Nutrigenomik. Ini berusaha untuk memahami efek diet pada gen dan kesehatan individu. Nutrigenomik berusaha memberikan pemahaman genetik tentang bagaimana bahan kimia makanan umum (yaitu nutrisi) memengaruhi keseimbangan antara kesehatan dan penyakit dengan mengubah ekspresi atau struktur susunan genetik seseorang. Ini adalah ilmu yang meneliti respon individu terhadap senyawa makanan menggunakan pasca- genomik dan teknologi terkait (misalnya genomik, transkriptomik, proteomik, metabolomik, dll.). Genetika gizi dianggap sebagai kombinasi dari nutrigenomik dan nutrigenetik. Nutrigenomik menetapkan efek nutrisi yang dicerna dan komponen makanan lainnya pada ekspresi gen dan regulasi gen. Ini juga akan menentukan kebutuhan nutrisi individu berdasarkan susunan genetik orang tersebut (diet yang dipersonalisasi) serta hubungan antara diet dan penyakit kronis yang akan membantu memahami aspek etiologi penyakit kronis seperti kanker, diabetes tipe-2, obesitas dan penyakit kardiovaskular (CVS). Nutrigenetika di sisi lain mengidentifikasi bagaimana susunan genetik individu tertentu mengoordinasikan responsnya terhadap berbagai nutrisi makanan. Ini juga mengungkapkan mengapa dan bagaimana orang merespons nutrisi yang sama secara berbeda. Tujuan jangka panjang nutrigenomik adalah untuk memahami bagaimana seluruh tubuh merespons makanan nyata dengan menggunakan pendekatan terintegrasi yang disebut 'biologi sistem'.
Keuntungan besar dalam pendekatan ini adalah studi dapat memeriksa orang (yaitu populasi, sub-populasi - berdasarkan gen atau penyakit dan individu), makanan, tahap kehidupan dan gaya hidup tanpa prasangka. Pendekatan nutrigenomik akan meningkatkan kemampuan peneliti untuk menjaga kesehatan hewan, mengoptimalkan performa hewan dan meningkatkan kualitas susu dan daging.
Kata kunci:Nutigenomik, interaksi Nutrisi-gen, Proteomik, dan Post-genomik.
PERKENALAN:
Genomik nutrisi adalah studi tentang interaksi antara susunan genetik kita dan makanan yang kita konsumsi, dan hasil kesehatan yang mungkin terjadi. Genomik gizi adalah bidang studi yang relatif baru yang mencakup dua bidang berbeda: nutrigenetik dan nutrigenomik. Nutrigenomik berfokus pada bagaimana nutrisi atau komponen bioaktif non-nutrisi, seperti penghambat enzim, yang ditemukan dalam makanan memengaruhi ekspresi gen, konsentrasi protein dan metabolit, dan karenanya metabolisme, status kesehatan, dan risiko penyakit. Nutri gen omics adalah bidang sains dengan genomik nutrisi yang mempelajari efek makanan pada ekspresi gen. Kedengarannya rumit, tetapi ini mungkin harus dipahami dengan beberapa contoh akrab nutrigenomik (De-Busket al., 2005). Misalnya, anggur merah telah menjadi makanan kesehatan modern karena mengandung resveratrol. Resveratrol adalah nutrisi yang merangsang gen yang melindungi jaringan dari kerusakan akibat radikal bebas. Nutrisi lain yang memengaruhi gen Anda adalah folat, yang ditemukan dalam makanan seperti buah-buahan dan sayuran hijau. Folat adalah nutrisi yang dibutuhkan oleh tubuh untuk membuat DNA.
Ketika Anda tidak mengonsumsi cukup folat, Anda memiliki risiko lebih tinggi terkena kanker. Faktanya, makanan biasa itu mengandung banyak
zat bioaktif yang dapat melalui interaksi dengan reseptor mengaktifkan atau memodulasi transkripsi gen target atau secara langsung menyebabkan penataan ulang struktur kromatin, diterima secara luas, tetapi tidak sering dikenali dalam desain dan interpretasi studi genetik dan
epidemiologi.
Studi yang mengikuti efek dari diet tertentu
sering mengabaikan efek yang mungkin dari variabilitas genetik dalam kohort yang dipelajari, di sisi lain, beberapa penelitian yang menganalisis efek polimorfisme gen kandidat pada sifat yang dipelajari (misalnya tekanan darah, obesitas) tidak memasukkan gangguan diet, yang secara dramatis dapat mempengaruhi asosiasi yang dihasilkan. Genomik nutrisi bertujuan untuk menyelesaikan perbedaan yang nyata ini (Miggianoet al.,2006). Dalam paralel tertentu dengan farmakogenomik, genomik nutrisi berfokus pada zat bioaktif yang ditemukan dalam makanan biasa dan bagaimana zat tersebut memengaruhi keseimbangan antara kesehatan dan penyakit melalui interaksi dengan genom individu. Ini adalah 5 prinsip dasar nutrigenomik (Jerman, 2005):1. Zat-zat yang terkandung dalam makanan (mikro- dan makro-nutrisi) dapat secara langsung atau tidak langsung memengaruhi genom manusia melalui perubahan struktur dan ekspresi gennya.
* Email dan alamat penulis yang sesuai: [email protected]
206 JURNAL ASIA PENELITIAN SUSU DAN MAKANAN
2. Dalam keadaan tertentu dan pada beberapa individu polamakan dapat menjadi faktor risiko penting untuk berkembangnya sejumlah penyakit.
3. Beberapa gen yang diatur oleh zat aktif dalam makanan mungkin memainkan peran penting dalam timbulnya, kejadian, perkembangan, dan tingkat keparahan penyakit.
4. Tingkat pengaruh pola makan terhadap keseimbangan antara kesehatan dan penyakit mungkin bergantung pada susunan genetik individu.
5. Intervensi gizi didasarkan pada pengetahuan tentang status dan kebutuhan gizi individu serta genotipe (nutrisi
individual) dan dapat digunakan untuk pencegahan, mitigasi atau penyembuhan penyakit kronis.
Bahan kimia makanan juga dapat memengaruhi ekspresi gen secara langsung atau tidak langsung. Pada tingkat sel, nutrisi dapat:
--Bertindak sebagai ligan untuk reseptor faktor transkripsi --Dimetabolisme dengan metabolisme primer atau sekunder
jalur, sehingga mengubah konsentrasi substrat atau zat antara; atau
--
Positif atau negatif mempengaruhi jalur sinyalNutrisi bukan hanya komponen kimia
diperlukan untuk fungsi metabolisme tertentu, tetapi juga memainkan peran informasi atau sinyal dalam sel.
Seperti halnya sistem apa pun yang mentransmisikan informasi, sinyal harus memiliki sensor atau penerima yang dapat menerima, mendekode, dan menyampaikan informasi yang telah ditransmisikan. Protein seluler yang menerima dan mengirimkan informasi ini disebut "reseptor". Reseptor kemudian harus menyampaikan informasi ini melalui mekanisme transduksi ke bagian sel yang mampu memprogram ulang sel untuk beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang baru. Pemrograman ulang ini dapat terjadi pada inti sel atau sitoplasma. Ini dapat melibatkan perubahan dalam ekspresi gen (transkripsi dan translasi), stabilitas messenger RNA dan protein, atau aktivitas protein. Prinsip kunci di balik kontrol nutrisi ekspresi gen adalah spesifisitas.
Setiap reseptor harus memiliki kemampuan mengikat molekul pemberi sinyal nutrisi dengan spesifisitas dan harus memulai perubahan adaptif. Dilaporkan bahwa hingga saat ini, regulasi ekspresi gen sebagai respons terhadap perubahan lingkungan nutrisi diduga dimediasi terutama oleh hormon dan/atau sistem saraf. Namun, dekade terakhir telah memberikan bukti bahwa nutrisi utama (glukosa, asam lemak, dan asam amino) atau minor (misalnya besi, vitamin), atau metabolit tertentu, mengatur ekspresi gen dengan cara yang tidak tergantung hormon (Allan Walker , 2004) Dengan demikian bahan kimia makanan umum (nutrisi) mempengaruhi keseimbangan antara kesehatan dan penyakit dengan mempengaruhi ekspresi gen. Dilaporkan bahwa hingga saat ini, regulasi ekspresi gen sebagai respons terhadap perubahan lingkungan nutrisi diduga dimediasi terutama oleh hormon dan/atau sistem saraf. Namun, dekade terakhir telah memberikan bukti bahwa nutrisi utama (glukosa, asam lemak, dan asam amino) atau minor (misalnya besi, vitamin), atau metabolit tertentu, mengatur ekspresi gen dengan cara yang tidak tergantung hormon (Allan Walker , 2004) Dengan demikian bahan kimia makanan umum (nutrisi) mempengaruhi keseimbangan antara kesehatan dan penyakit dengan mempengaruhi ekspresi gen. Dilaporkan bahwa hingga saat ini, regulasi ekspresi gen sebagai respons terhadap perubahan lingkungan nutrisi diduga dimediasi terutama oleh hormon dan/atau sistem saraf. Namun, dekade terakhir telah memberikan bukti bahwa nutrisi utama (glukosa, asam lemak, dan asam amino) atau minor (misalnya besi, vitamin), atau metabolit tertentu, mengatur ekspresi gen dengan cara yang tidak tergantung hormon (Allan Walker , 2004) Dengan demikian bahan kimia makanan umum (nutrisi) mempengaruhi keseimbangan antara kesehatan dan penyakit dengan mempengaruhi ekspresi gen.
ARA. 1.Nasib dan aktivitas nutrisi di dalam sel. Nutrisi dapat bertindak langsung sebagai ligan untuk reseptor faktor transkripsi ( jalur A); dapat dimetabolisme oleh jalur metabolisme primer atau sekunder, sehingga mengubah konsentrasi substrat atau zat antara (jalur B) terlibat dalam regulasi gen atau pensinyalan sel; atau mengubah jalur transduksi sinyal dan pensinyalan (jalur C).
MakronutrienKekurangan nutrisi esensial dapat mengubah ekspresi genetik.
Karbohidrat:Peran diet karbohidrat dalam penambahan berat badan telah menjadi pertanyaan penting dalam kesadaran publik. Karbohidrat secara tradisional diklasifikasikan sebagai sederhana (monomer dan dimer) atau kompleks (polimer) berdasarkan struktur kimianya. Cacat kritis dari klasifikasi ini adalah ketidakmampuannya untuk memprediksi glukosa plasma dan respons insulin yang terkait dengan berbagai jenis karbohidrat. Indeks glikemik, dikembangkan dua dekade lalu (Jenkinset al., 2002) memungkinkan perbandingan makanan yang berbeda berdasarkan efek fisiologisnya daripada komposisi kimianya. Sebuah hubungan positif antara indeks glikemik dan berat badan telah ditunjukkan dalam beberapa studi eksperimental jangka pendek dan studi observasi terbatas (Ludwiget al.,1999). Mekanisme biologis yang mungkin dari indeks glikemik pada berat badan adalah Interaksi nutrisi-gen:Ada 3 pengelompokan konseptual utama
untuk berpikir tentang interaksi gizi-gen: (1)Interaksi langsung:
nutrisi, terkadang setelah berinteraksi dengan reseptor, berperilaku sebagai faktor transkripsi yang dapat berikatan dengan DNA dan secara akut menginduksi ekspresi gen.
(2)Interaksi epigenetik:nutrisi dapat mengubah struktur DNA (atau protein histon dalam kromatin) sehingga ekspresi gen diubah secara kronis.
(3)Variasi genetik: variasi genetik umum [singlenucleotide polymorphism (SNPs)] dapat mengubah ekspresi atau fungsionalitas gen. Semua mekanisme ini dapat menyebabkan perubahan metabolisme dan perubahan kebutuhan gizi dari makanan.
dianggap terkait dengan tingkat insulin, rasa lapar dan kenyang, dan proses metabolisme dasar (Roberts, 2000). Temuan ini konsisten dengan hipotesis bahwa dengan peningkatan indeks glikemik, lebih banyak insulin diproduksi dan lebih banyak lemak disimpan, menunjukkan bahwa jenis karbohidrat mungkin berhubungan dengan berat badan.
Lemak makanan:Asam lemak, selain perannya yang penting sebagai nutrisi penghasil energi, dapat memberikan pengaruh yang signifikan pada pengaturan ekspresi gen (Jumpet al.,1999).
Beberapa studi hewan pengerat menunjukkan bahwa diet lipid memodulasi ekspresi gen dalam otot rangka, dengan peningkatan ekspresi messenger RNA (mRNA) gen yang terlibat dalam metabolisme asam lemak setelah diet tinggi lemak isoenergetik dibandingkan dengan rendah lemak, tinggi karbohidrat. diet (Samecet al.,1999).
Glukosa, monosakarida yang paling melimpah di alam, memberikan contoh yang sangat baik tentang bagaimana organisme telah mengembangkan mekanisme pengaturan untuk mengatasi tingkat suplai nutrisi yang berfluktuasi. Pada mamalia, respon terhadap glukosa makanan adalah kompleks karena menggabungkan efek yang berkaitan dengan metabolisme glukosa itu sendiri dan efek sekunder dari modifikasi hormonal yang bergantung pada glukosa, terutama stimulasi pankreas terhadap sekresi insulin dan penghambatan sekresi glukagon. Dalam sel pankreas, glukosa adalah stimulus fisiologis utama untuk pengaturan sintesis dan sekresi insulin. Di hati, glukosa, dengan adanya insulin, menginduksi ekspresi gen yang mengkode transporter glukosa dan enzim glikolitik dan lipogenik, misalnya piruvat kinase tipe- L (L-PK), asetil-KoA karboksilase (ACC), dan sintetase asam lemak, dan merepresi gen jalur glukoneogenik, seperti gen phosphoenolpyruvate carboxykinase. Meskipun insulin dan glukagon telah lama dikenal penting dalam mengatur ekspresi gen, baru belakangan ini glukosa juga telah terbukti
memainkan peran kunci dalam regulasi transkripsi.
Efek dari asupan lemak makanan yang berubah pada ekspresi gen yang mengkode protein yang diperlukan untuk transportasi asam lemak dan ß-oksidasi pada otot rangka telah dilaporkan.
Kapasitas yang cepat dan nyata untuk perubahan ketersediaan asam lemak makanan untuk
memodulasi ekspresi protein penyandi mRNA diperlukan untuk transportasi asam lemak dan metabolisme oksidatif. Temuan ini adalah bukti interaksi nutrisi-gen dalam otot rangka. Ekspresi Ekspresi Gen Hepatik Terkait Metabolisme Lipid Pada Peternak Broiler Menurun Sterol Regulatory Element Binding Protein 1 (SREBP-1), ATP-Citrate Lyase (ACL), Fatty Acid Synthetase (FAS), Malic Enzyme (ME), Acetyl-CoA Carboxylase (ACC),Richard et al., 2003)
Efek lemak makanan pada ekspresi gen mencerminkan respons adaptif terhadap perubahan jumlah dan jenis lemak yang dicerna. Pada mamalia, faktor transkripsi yang diatur oleh asam lemak termasuk reseptor yang diaktifkan proliferator peroksisom (PPAR-, --, dan --), HNF4-, NF-B, dan SREBP1c.
Faktor-faktor ini diatur oleh
(A) Pengikatan langsung asam lemak, asil lemak koenzim A, atau asam lemak teroksidasi
(B) Regulasi asam lemak teroksidasi reseptor permukaan sel terkait G-protein dan Aktivasi kaskade pensinyalan yang menargetkan nukleus
(C) Regulasi asam lemak teroksidasi dari kadar kalsium intraseluler, yang memengaruhi kaskade pensinyalan sel yang menargetkan nukleus.
Pada tingkat sel, respon fisiologis terhadap asam lemak akan bergantung pada:
(a) Kuantitas, kimiawi, dan durasi lemak yang dicerna;
(b) Metabolisme asam lemak spesifik sel (jalur oksidatif, kinetika, dan
Reaksi bersaing);
(c) Kelimpahan seluler dari reseptor nuklir dan membran spesifik ( d ) Keterlibatan faktor transkripsi spesifik dalam ekspresi gen.
Memberi makan makanan berenergi tinggi pada tikus mengarah pada perkembangan awal obesitas dan sindrom metabolik, tampaknya melalui ketidakmampuan untuk mengatasi kepadatan energi makanan (Selmanet al., 2006).
Obesitas dikaitkan dengan peningkatan kadar mRNA untuk oksigen neuropeptida, NPY (neuropeptida Y), Ag RP (Agouti Related Peptide), dll. Hiperglikemia mengaktifkan ekspresi gen AGT di hati. Itu meningkat sekitar 3 kali lipat.
Hal ini menunjukkan bahwa baik pada hewan dan subyek manusia,
ekspresi berkurangCAPN3dikaitkan dengan peningkatan konsentrasi glukosa dan insulin yang bersirkulasi, penurunan oksidasi karbohidrat dan akumulasi lemak tubuh, terutama di daerah perut. Ekspresi yang diubah dariCAPN3berkontribusi pada pengembangan resistensi insulin, obesitas dan diabetes tipe 2. Tingkat ekspresi yang lebih rendah darikalpain 3pada otot rangka dikaitkan dengan penurunan oksidasi karbohidrat dan peningkatan konsentrasi glukosa dan insulin yang bersirkulasi, dan juga dengan peningkatan lemak tubuh dan khususnya lemak perut. Oleh karena itu, ekspresi berkurang kalpain 3pada manusia dan hewan dikaitkan dengan fenotipe yang terkait dengan obesitas dan resistensi insulin (Walderet al.,2002). Hal ini mendalilkan bahwa karbohidrat makanan dan hormon tiroid adalah regulator utama untuk ekspresi hidrolase laktase/phlorizin pada tikus kelaparan ketika mereka memiliki tingkat hormon tiroid yang berkelanjutan (Kuranukiet al.,2006).
Reseptor penting yang memediasi efek dari
lipid makanan pada ekspresi gen adalah peroksisom proliferator-activated receptor alpha (PPAR-), yang banyak diekspresikan dalam enterosit. Nutrisi memengaruhi ekspresi gen terutama dengan mengaktifkan atau menekan spesifik208 JURNAL ASIA PENELITIAN SUSU DAN MAKANAN
faktor transkripsi (Desvergneet al.,
2006). Kelompokpaling penting dari faktor transkripsi yang terlibat dalam memediasi efek nutrisi dan metabolitnya pada transkripsi gen adalah keluarga super reseptor nuklir, yang dibagi menjadi enam keluarga di mana keluarga NR1 paling relevan dengan nutrisi. Satu kelompok reseptor penting yang memediasi efek asam lemak makanan dan turunannya pada ekspresi gen adalah Peroxisome Proliferator Activated Receptors (PPARs, NR1C) (Sampath
et al
.,2005). Regulasi transkripsi oleh PPAR membutuhkan heterodimerisasi dengan reseptor retinoid X (RXR; NR2B). Ketika diaktifkan oleh agonis, heterodimer PPAR/RXR menstimulasi transkripsi melalui pengikatan ke elemen respons DNA (PPRE) yang ada di dalam dan sekitar promotor gen target. Selainmengatur ekspresi gen, PPAR juga mampu menekan transkripsi dengan berinteraksi langsung dengan faktor transkripsi lain dan mengganggu jalur pensinyalannya, mekanisme yang biasa disebut transrepresi.
untuk biosintesis insulin, sekresi dan remodeling seluler. Sekresi insulin normal dipengaruhi oleh kadar Protein Kinase C (PKC), protein saluran K+, ion kalsium (Ca 2+) dan PKA-. Peningkatan rasio ATP ke ADP yang dicapai melalui metabolisme glukosa, menutup saluran K+ ATP, yang menyebabkan depolarisasi sel-b. Sel-sel yang terdepolarisasi membuka saluran Ca2+ yang bergantung pada voltase yang menghasilkan masuknya kalsium yang menyebabkan eksositosis butiran insulin. Memberi makan diet rendah protein juga meningkatkan ekspresi PFK di islet (tetramer M, P, L, dan C) menyebabkan metabolisme glukosa rusak; itu lebih lanjut
menyebabkan sekresi insulin yang diinduksi glukosa mati. Memberi makan diet rendah protein menurunkan kadar insulin, juga bekerja melalui penurunan pergerakan kalsium intraseluler.
Asam amino:Tahap pertama translasi protein adalah
pembentukan kompleks pra-inisiasi 43s yang
mengandung methionyl tRNA, eIF2, GTP. Ini diikuti oleh asosiasi methionyl tRNA dan eIF2 – GTP yang berikatan dengan sub unit ribosom 40s. GTP dihidrolisis pada akhir proses inisiasi, dan eIF2 dilepaskan dari ribosom sebagai kompleks eIF2 – GTP yang tidak aktif. Pembentukan eIF2 – GTP dimediasi oleh faktor pertukaran guanin –nukleotida eIF2B.
Mekanisme untuk mengatur aktivitas eIF2B mungkin pada tingkat protein ribosom S6 dan faktor
pemanjangan eukariotik 2 (eEF-2) yang difosforilasi sebagai respons terhadap banyak agen, termasuk faktor pertumbuhan dan proses inisiasi hormon.
Asam amino mengatur translasi protein melalui modulasi aktivitas eIF2B, fosforilasi 4 E –BP dan fosforilasi protein S6.
Peran PPAR dalam oksidasi asam lemak usus:
Sudah diketahui bahwa PPAR berfungsi sebagai pengatur utama katabolisme asam lemak dan mengatur fungsi-fungsi berikut
-- PPAR- mengatur fluks kolesterol usus
--PPAR- mengatur transportasi dan metabolisme nutrisi usus
-- PPAR mengatur motilitas usus
--
PPAR- mengurangi efek stres oksidatif. Karena itu PPAR mungkin bermanfaat secara terapeutik untuk pasien dengan penyakit radang usus.Mekanisme ini terlibat dalam pengendalian
metabolisme karbohidrat dan lipid, diferensiasi sel dan pertumbuhan
PUFA:Enzim lipogenik di hati menurun akibat pemberian diet yang mengandung 60% asam linoleat (Flicket al., 1977). Asam lemak merangsang ekspresi mRNA adiposit fatty acid binding protein (ap2). Dalam garis sel adiposit 3T3 –L1, asam
arakidonat (n-6) menurunkan stabilitas SCD1 m RNA dengan cara yang bergantung pada dosis (represi maksimum 80%), seperti halnya asam linoleat dan eicosapentanoic.
Pembatasan kalori:Studi epidemiologi awal mengabaikan perhitungan perbedaan kandungan energi antara karbohidrat dan protein (masing-masing 4 kkal/g) dan lipid (9 kkal/g). Hampir semua studi asosiasi menunjukkan peningkatan risiko penyakit umum dengan peningkatan asupan energi (Kant, 2000). Penelitian hewan laboratorium secara konsisten menunjukkan bahwa mengurangi asupan kalori adalah cara paling efektif untuk mengurangi kejadian dan keparahan penyakit kronis, menghambat efek penuaan, dan meningkatkan kesetiaan genetik (Uyedaet al., 2002). Neraca energi dapat dipantau melalui perubahan dalam pengurangan ekuivalen.
NAD juga merupakan kofaktor untuk Sir2, deasetilase histone yang terlibat dalam pembungkaman kromatin DNA nukleolus, telomer, dan lokus tipe kawin (Gasseret al.,2001). Pada mamalia, target selular lainnya, seperti protein uncoupling, dan peptida neuroendokrin (misalnya, leptin) dari sistem saraf pusat (SSP), merupakan target potensial regulasi dengan pembatasan kalori.
protein :Protein sangat penting untuk pertumbuhan, mengembangkan kekebalan, pemeliharaan normal fungsi dan struktur tubuh selain dari reproduksi dan produksi. Fungsi protein dalam tubuh tidak hanya pada level makro tetapi juga berfungsi pada level gen. Berbagai atau sejumlah gen merespons protein makanan baik kuantitas maupun kualitas protein memengaruhi ekspresi gen. Sekresi insulin berkurang pada tikus, yang diberi makan dengan diet rendah protein karena pengurangan massa sel b pankreas, respon yang lebih rendah dari yang tersisa.
--sel menjadi nutrisi dan menurunkan aktivitas protein kinase (PKA).
PKA terlibat dalam potensiasi sekresi insulin yang diinduksi glukosa oleh hormon gastrointestinal seperti GIP dan GLP-1. Pemberian diet rendah protein pada tikus mengubah banyak ekspresi gen, yang bertanggung jawab atas protein terkait
Mikronutrien :Vitamin adalah kelas senyawa organik yang merupakan komponen dari diet yang memadai. Mereka atau mereka
turunannya berfungsi sebagai koenzim, antioksidan seluler, dan/atau pengatur ekspresi gen. Berbagai vitamin dikenali dalam nutrisi manusia (Vitamin A, D, E, K, B , B , B , B , C, niacin, folacin, asam pantotenat, biotin, kolin), dengan kekurangan atau kelebihan asupan yang menyebabkan perubahan protein , asam nukleat, metabolisme karbohidrat, lemak dan/atau mineral. Dengan demikian, integritas sistem fisiologis, termasuk yang berhubungan dengan detoksifikasi, perbaikan sel, proses imun, dan fungsi saraf dan endokrin, bergantung pada status nutrisi dan vitamin pejamu. Untuk alasan ini, dapat diantisipasi bahwa kecukupan suplai vitamin ke sel dan jaringan akan mempengaruhi perkembangan, kemajuan dan hasil dari kanker.
persiapan sel HT-29. Protein lain yang mengandung Zn sebagai penyusunnya adalah ATP sinatase, sitokrom c, a, NADP dehydrogenase I dan II yang diatur oleh Zn
1 2
6 12 Pada mamalia, muncul bukti bahwa biotin berpartisipasi dalam proses selain reaksi karboksilasi
klasik. Secara khusus, peran baru biotin dalam pensinyalan sel, ekspresi gen, dan struktur kromatin telah diidentifikasi dalam beberapa tahun terakhir. Aktivitas sinyal sel seperti biotinil-AMP, Sp1 dan Sp3, faktor nuklir (NF)--B, dan reseptor tirosin kinase bergantung pada suplai biotin. Konsisten dengan peran biotin dan katabolitnya dalam memodulasi sinyal sel ini, banyak produk gen yang bergantung pada biotin berperan dalam transduksi sinyal dan melokalisasi ke inti sel, konsisten dengan peran biotin dalam pensinyalan sel. Peristiwa posttranskripsi terkait dengan aktivitas ribosom dan pelipatan protein selanjutnya dapat berkontribusi pada efek biotin pada ekspresi gen. Akhirnya, penelitian telah menunjukkan bahwa biotinidase dan sintetase holocarboxylase memediasi pengikatan kovalen biotin ke histones (protein pengikat DNA), mempengaruhi struktur kromatin; Biotinilasi histon tampaknya berperan dalam proliferasi sel, pembungkaman gen, dan respons seluler terhadap perbaikan DNA (Janos Zempleni, 2005). Pengamatan ini menunjukkan bahwa metabolit biotin yang telah dianggap sebagai "limbah metabolisme" dalam penelitian sebelumnya mungkin memiliki biotin- menyukai aktivitas. Wawasan baru ini ke dalam ekspresi gen yang bergantung pada biotin cenderung mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang peran biotin dalam biologi sel dan perkembangan janin.
(Rodriguez, 2003) dan respon seluler terhadap perbaikan DNA (Janos Zempleni, 2005). Pengamatan ini menunjukkan bahwa metabolit biotin yang telah dianggap sebagai “limbah metabolisme” dalam penelitian sebelumnya mungkin memiliki aktivitas seperti biotin. Wawasan baru ini ke dalam ekspresi gen yang bergantung pada biotin cenderung mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang peran biotin dalam biologi sel dan perkembangan janin. (Rodriguez, 2003) dan respon seluler terhadap perbaikan DNA (Janos Zempleni, 2005). Pengamatan ini menunjukkan bahwa metabolit biotin yang telah dianggap sebagai “limbah metabolisme” dalam penelitian sebelumnya mungkin memiliki aktivitas seperti biotin. Wawasan baru ini ke dalam ekspresi gen yang bergantung pada biotin cenderung mengarah pada pemahaman yang lebih baik tentang peran biotin dalam biologi sel dan perkembangan janin. (Rodriguez, 2003)
Asupan mikronutrien spesifik yang kurang optimal telah dikaitkan dengan CVD (vitamin B, vitamin E, karotenoid), kanker (folat, karotenoid), cacat tabung saraf (folat), dan massa tulang (vitamin D) (Fairfieldet al.,2002). B , B , kadar
homosistein serum. Hyperhomocysteinemia adalah faktor risiko dan penanda penyakit arteri koroner, tetapi
mekanismenya tidak dipahami pada tingkat molekuler.Falk et al., 2001). Defisiensi vitamin B, asam folat, B, niasin, C, atau E, atau besi atau seng tampaknya menyerupai radiasi dalam merusak DNA dengan menyebabkan kerusakan untai tunggal dan ganda, lesi oksidatif, atau keduanya (Ames, 2001) dan Berbagai dampak defisiensi mikronutrien disajikan pada Tabel di bawah ini. Defisiensi nutrisi adalah urutan besarnya lebih penting daripada radiasi karena keteguhan paparan lingkungan mempromosikan kerusakan DNA (Ameset al., 2001). Defisiensi folat merusak kromosom karena penggabungan substansial urasil dalam DNA manusia
(4 juta urasil/sel) (Blountet al., 1997). Untai tunggal dari langkah-langkah penting dalam pemutusan glukoneogenesis dalam DNA kemudian dibentuk selama eksisi basa
perbaikan, dengan dua pemutusan untai tunggal di dekatnya pada untaian DNA yang berlawanan yang menyebabkan fragmentasi kromosom
6 12
12 6
PEPCK adalah enzim yang bergantung pada vitamin A yang terlibat
dalam konversi oksaloasetat menjadi fosfo enol piruvat, satu Ekspresi gen Phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) menurun pada tikus yang kekurangan vitamin A (VAD). Kondisi defisiensi vitamin A menyebabkan perubahan struktur kromosom RARE (Retinoic Acid Responsive Element), yang selanjutnya menyebabkan perubahan pengikatan dan aktivitas coregulator Pengurangan asosiasi RNA Pol II merupakan indikasi adanya gangguan dalam interaksi langsung RNA Pol II dengan promotor PEPCK, dengan faktor transkripsi umum dan/
atau dengan molekul pengatur bersama yang berkontribusi pada aktivasi gen PEPCK. Hasil ini meningkatkan pemahaman dasar molekuler untuk penurunan ekspresi gen PEPCK pada tikus VAD in vivo dan penawaran
Seng adalah elemen jejak penting dengan kofaktor berfungsi dalam sejumlah besar protein perantara
metabolisme, jalur sekresi hormon dan mekanisme pertahanan kekebalan. Zn terlibat dalam pengaturan ekspresi gen usus kecil, timus dan hepatosit. (Takoet al.,2003) MTF-I (Metal Responsive element Factor- I) adalah aktivator transkripsi yang bergantung pada Zn yang mengatur mettalothionin I dan II melalui MRE(Menard, 1981). Faktor transkripsi KLF4 yang bergantung pada Zn terlibat dalam protein
Defisiensi mikronutrien dan kerusakan DNA Mikronutrien
Asam folat Vitamin B12 Vitamin B6 Vitamin C Vitamin E BesiSeng Niasin
Kerusakan DNA Pemutusan kromosom Tidak berkarakter Tidak berkarakter
Mimik radiasi (oksidasi DNA) Mimik radiasi (oksidasi DNA) DNA pecah; radiasi meniru kromosom istirahat; mimik radiasi Menonaktifkan perbaikan DNA (polyADP ribose)
Efek kesehatan
Kanker usus besar; penyakit jantung; disfungsi otak Sama seperti asam folat; kerusakan saraf
Sama seperti asam folat Katarak; kanker
Kanker usus besar; penyakit jantung; Disfungsi kekebalan Disfungsi otak dan kekebalan; kanker Disfungsi otak dan kekebalan tubuh;
kanker Gejala Neurologis; hilang ingatan
210 JURNAL ASIA PENELITIAN SUSU DAN MAKANAN
wawasan tambahan tentang regulasi gen responsifretinoid lainnya (Kelly
et al.
, 2003) bervariasi tergantung pada ras, menunjukkan perbedaan dalam metabolisme karena genotipe. Penentuan kebutuhan nutrisi anjing yang berpartisipasi dalam aktivitas fisik yang berbeda (misalnya, balap kereta luncur anjing, balap sprint atau berburu/menggembala) juga akan menjadi usaha penelitian yang layak.
Aplikasi dalam ilmu hewan
1. Mengembangkan pakan/makanan ternak yang cocok dengan genotipenya untuk bermanfaat bagi kesehatan dan meningkatkan proses fisiologis normal 2. Untuk memilih nutrisi yang disesuaikan dengan gen hewan.
3. Memahami peran manajemen nutrisi dalam performance (produksi/penyakit) hewan.
4. Untuk memahami proses penuaan pada hewan.
Namun penyempurnaan dalam penanganan sampel, statistik analisis, dan pengelompokan hierarki dari transkrip yang diekspresikan dan pengembangan peta metabolisme khusus sapi diperlukan untuk pemahaman yang lebih besar tentang dasar molekul kompleks metabolisme nutrisi dalam mendukung produksi, pertumbuhan, dan reproduksi susu.
Implikasi pada Nutrisi Hewan
Dogma sentral biologi molekuler menyatakan bahwa DNA membuat RNA dan RNA membuat protein. Penerapan biologi molekuler untuk memahami metabolisme nutrisi berpusat pada identifikasi kondisi yang mengarah pada amplifikasi informasi genetik dan sintesis beberapa salinan RNA dan akhirnya inisiasi dan perkembangan sintesis protein.
Titik akhir akhir dari proses ini pada ternak adalah perubahan terkoordinasi dalam metabolisme seluler dan jaringan untuk mempertahankan homeostasis atau menjalani homeorhesis untuk mendukung keadaan fisiologis baru. Pada garis tindakan ini secara teoritis adalah mungkin untuk mengontrol dan mencegah penyakit atau kelainan apa pun yang memiliki komponen genetik dengan manajemen dan manipulasi nutrisi.
Secara praktis, ahli gizi hewan selalu menggunakan manipulasi diet untuk mempengaruhi dan mengontrol fenotip/kinerja.
Namun kaskade genetik yang tepat yang menjadi sasaran manipulasi semacam itu tidak diketahui.
Keterbatasan :Saat ini, nutrigenomik masih dalam tahap awal.
Alat untuk mempelajari ekspresi protein dan produksi metabolit belum berkembang ke titik yang memungkinkan pengukuran yang efisien dan andal. Saat ini pengukuran yang akurat dari paparan makanan akan sangat mendasar jika kita ingin memahami interaksi nutrisi dengan genom. Pembuatan profil transkrip menggunakan susunan mikro DNA atau analisis gen kandidat adalah ukuran statis dari ukuran kumpulan mRNA individu dalam sel atau jaringan dan tidak memberikan informasi apa pun tentang dinamika sintesis mRNA
(Transkripsi) atau degradasi RNA (stabilitas RNA). Menentukan tingkat sintesis mRNA biasanya melibatkan penggunaan tes run-on nuklir yang mengukur jumlah relatif transkrip baru yang dibuat dari polimerase RNA yang dimulai sebelumnya dan memberikan ukuran tingkat transkripsi in vivo DNA ke mRNA.
Tingkat beberapa protein kunci (misalnya, reseptor transferin) diatur pada tingkat stabilitas RNA; namun, ukuran tingkat degradasi RNA saat ini tidak mudah dicapai secara in vivo dan oleh karena itu dampak nutrisi pada ekspresi gen biasanya hanya dijelaskan untuk tingkat transkripsi dan kelimpahan mRNA.
Pengakuan bahwa asam lemak adalah pengatur metabolisme dan bertindak dalam inti sel untuk mengontrol ekspresi gen untuk sintesis asam lemak telah diperluas untuk menyelidiki asal-usul depresi lemak susu pada sapi perah.
Telah diamati bahwa pengurangan lemak susu ketika minyak ikan diberi makan terkait dengan penurunan kelimpahan mRNA asetil KoA karboksilase, sintetase asam lemak, dan stearoyl-CoAdesaturase (juga dikenal sebagai--9-desaturase).
Dan juga aksi ampuh daritrans-10,cis-12 CLA untuk mengurangi sintesis lemak susu pada sapi perah laktasi melibatkan pengurangan mRNA untuk asetil CoA karboksilase, sintetase asam lemak, desaturase stearoyl-CoA, lipoprotein lipase, protein pengikat asam lemak, dan asiltransferase gliserol fosfat. Perubahan ini secara langsung terkait dengan penurunan aktivitas lipogenik yang substansial dalam kultur eksplan in vitro. Data ini memberikan pemahaman dasar molekuler untuk depresi lemak susu, masalah produksi susu praktis yang telah diketahui selama beberapa dekade.
Semua teknologi ini masih dalam proses
pengembangan. Ada kebutuhan untuk mengembangkan pedoman dan standar, yang menggabungkan state-of-the-art dan memungkinkan dan mendorong peneliti untuk menerapkan teknologi 'omics' dengan cara yang dapat direplikasi, sehingga perbandingan antara laboratorium dapat dibuat dan yang memfasilitasi pengumpulan sampel dan data.
Juga setelah penelitian semacam itu tercapai, itu perlu diintegrasikan bersama untuk menghasilkan hasil dan rekomendasi diet. penerapan nutrigenomik yang hati-hati sangat menjanjikan dalam menghadapi tantangan ini dan membuat manipulasi ekspresi genom yang diinginkan dengan intervensi nutrisi untuk meningkatkan status nutrisi-gen, menjadi kenyataan di tahun-tahun mendatang.
Selain mengetahui gizi minimal
konsentrasi yang diperlukan untuk menghindari defisiensi, penentuan konsentrasi optimal dan beracun akan menjadi penting. Efek nutrisi pada ekspresi gen dalam berbagai tahap kehidupan dan genotipe juga harus menjadi fokus pada hewan pendamping. Pentingnya nutrisi ibu selama kehamilan pada ekspresi gen dan perkembangan keturunan ditunjukkan pada domba. Pada babi, ekskresi nutrisi ditunjukkan
KESIMPULAN
Nutrigenomik menawarkan potensi manfaat kesehatan yang penting bagi beberapa individu. Dokter perawatan primer memiliki pelatihan minimal dalam nutrisi dan genetika, dan ahli genetika medis sangat diminati dan persediaan terbatas.
Praktisi diet adalah ahli dalam ilmu nutrisi dan minat dalam nutrigenomik tumbuh di antara anggota kelompok profesional ini. Namun, seperti halnya dokter, dietetika
praktisi akan memerlukan pelatihan yang cukup untuk membawa nutrigenomik ke dalam kapasitas praktik mereka (Castle andRies, 2007).
Dalam beberapa tahun terakhir, peta rekombinasi genom manusia beresolusi tinggi telah menyediakan dan meningkatkan informasi tentang urutan genetik penanda polimorfik dan peta SNP genom manusia. Peta SNP dalam genom manusia diharapkan dapat
menyediakan alat molekuler yang kuat untuk menguraikan peran nutrisi dalam kesehatan dan penyakit manusia serta membantu menentukan pola makan yang optimal. Analisis genetik lanjutan
dalam kombinasi dengan studi kembar dapat memberikan peluang untuk memahami dasar sifat kompleks dan peran genotipe individu pada pengembangan penyakit terkait diet poligenik seperti kanker dan CVS (Boomsmaet al.,2002). Jadi nutrigenomik memperlakukan makanan sebagai faktor lingkungan utama dalam interaksi gen- lingkungan, dengan tujuan akhir untuk mempersonalisasi makanan dan nutrisi dan pada akhirnya mengindividualisasikan strategi untuk menjaga kesehatan, dengan menyesuaikan makanan dengan genotipe individu (Iacovielloet al., 2008).
REFERENSI:
Allan Walker dan George Blackburn (2004). Regulasi Nutrisi dan Gen
.J.Nutr
.,134:2434S–2436S,Ames, BN (2001). Kerusakan DNA akibat defisiensi mikronutrien kemungkinan menjadi penyebab utama kanker.Mutat Res;
475:7–20,
Blount, BC, Mack, MM, Wehr, CM, Macgregor, JT, Hiatt, RA, Wang, G., Wickramasinghe, SN, Everson, RB,
dan Ames, BN (1997). Defisiensi folat menyebabkan misinkorporasi urasil ke dalam DNA manusia dan kerusakan kromosom: berimplikasi pada kanker dan kerusakan saraf.Proc Natl Acad Sci AS; A94:3290–3295.Boomsma, D., Busjahn, A., Peltonen, L. (2002). Studi kembar klasik dan seterusnya.Nat Rev Genet;3:872–82 Castle, D., Ries, NM (2007). Masalah etika, hukum dan sosial dalam nutrigenomik: tantangan mengatur layanan
pengiriman dan membangun kapasitas profesional kesehatan.Mutat Res;622:138–43.
DeBusk, RM, Fogarty, CP, Ordovas, JM, Kornman, KS (2005). Genomik nutrisi dalam praktik: di mana kita
mulai.J Am Diet Assoc
;105:589–98.Desvergne, B., Michalik, L., Wahli, W. (2006) Regulasi transkripsi metabolisme.
Physiol Rev
,86:465-514. Falk, E., Zhou, J., dan Moller, J. (2001). Homosistein dan aterotrombosis.Lemak;
36,Supl
: S3–S11. Fairfield, KM dan Fletcher, RH (2002). Vitamin untuk pencegahan penyakit kronispada orang dewasa: tinjauan ilmiah.JAMA;287:3116–3126
Flick, PK, Chen, J. dan Vagelos, PR (1977) Pengaruh diet asam lemak tak jenuh ganda pada aktivitas dan kandungan sintetase asam lemak dari hati tikus. preadiposit menjadi adiposit.
J.Biol. kimia
;252:4242–4249. Gasser SM dan Cockell MM (2001) Biologi molekuler protein SIR.gen;
279:1–16 Jerman, JB (2005). Diet genetik: nutrigenomik dan masa depan praktik diet.J Am Diet Assoc
; 530–1. Iacoviello, L., Santimone, I., Lalella, MC, DeGaetano, G., Donati, MB (2008). Nutrigenomik: kasus kesamaan tanah antara penyakit kardiovaskular dan kanker.Nutrisi Gen
;3:19–24.Janos Zempleni (2005). Serapan, lokalisasi, dan peran biotin nonkarboksilase.
Tinjauan Tahunan Nutrisi
25:175-196 Jenkins, DJ, Kendall, CW, Augustin, LS, Franceschi, S., Hamidi, M., Marchie, A., Jenkins, AL, dan Axelsen,M. ( 2002). Indeks glikemik: ikhtisar implikasi dalam kesehatan dan penyakit.Am J Clin Nutr;76:266S–273S.
Jim Kaput (2005). Decoding the Pyramid: Pendekatan Sistem-Biologis untuk NutrigenomikAnn. NY Acad. Sains.;
1055:64–79
Langsung, DB (1999). Clark SD. Regulasi ekspresi gen oleh lemak makanan.Annu Rev Nutr;19:63–90. Kant, AK (2000). Konsumsi makanan padat energi, miskin nutrisi oleh orang dewasa Amerika: nutrisi dan kesehatan
implikasi. Survei Pemeriksaan Kesehatan dan Gizi Nasional Ketiga.
Am J Clin Nutr;
72:929–936 Kaput, J., Rodriguez, RL (2004) Genomik nutrisi: perbatasan berikutnya di era postgenomik.Genomik Fisik;
16:166-77
Kuranuki Sachi, Mochizuki Kazuki Goda Toshinao (2006). Sukrosa makanan meningkatkan ekspresi gen laktase usus tikus eutiroid;52:347-351
Kazumi Kita, Kenji Nagao, Noriko Taneda, Yoshimi Inagaki, Kazumi Hirano, Takako Shibata, M. Aman Yaman, Michael A.
Conlon dan Junichi Okumura (2002
)J.Nutr
;132:145-151,Kelly, B., Scribner, Mary, M. dan McGrane(2003). Asosiasi RNA Polymerase II dengan Phosphoenolpyruvate Carboxykinase (PEPCK) Promoter Dikurangi pada Tikus yang Kekurangan Vitamin A,J.Nutr.;133:4112-4117, Ludwig, DS, Pereira, MA, Kroenke, CH (1999). Serat makanan, penambahan berat badan, dan faktor risiko penyakit kardiovaskular
pada dewasa muda,JAMA;282:1539–46
Miggiano, GA, DeSanctis (2006). Genomik nutrisi: menuju diet yang dipersonalisasi US National Library of Medicine, Institut Kesehatan Nasional. Klinik Ter;157:355–61.
212 JURNAL ASIA PENELITIAN SUSU DAN MAKANAN
Roberts, SB( 2000) Makanan indeks glisemik tinggi, kelaparan, dan obesitas: apakah ada hubungannyaNutr Rev;58:
163–9. Rodriguez-Melendez Rocio (2003). Regulasi ekspresi gen oleh biotin (Review) 2003,Jurnal Nutrisi
Biokimia;14:680-690
Sampath, H., Ntambi, JM (2005) Regulasi asam lemak tak jenuh ganda dari gen metabolisme lipidAnnu Rev Nutr; 25:317-340.
Samec, S., Seydoux, J., Dulloo, AG (1999). Ekspresi gen pasca-kelaparan dari protein pelepasan otot rangka 2 dan
melepaskan protein 3 sebagai respons terhadap kadar lemak makanan dan komposisi asam lemak: kaitannya dengan resistensi insulin. Diabetes;48:436–41
Selman, ND Kerrison, Cooray, A.(2006). Profil transkripsi multijaringan dan metabonomi plasma yang terkoordinasi mengikuti pembatasan kalori akut pada tikus,Fisik. Genomik;27:187-200,
Tako, P., Ferket, Z. Uni (2003). Perubahan ekspresi mRNA pengekspor seng usus ayam dan usus halus
fungsionalitas setelah pemberian seng-metionin intra-amniotik,Jurnal Nutrisi Biokimia ,16:339 - 346.
Uyeda, K., Yamashita, H., dan Kawaguchi, T. (2002). Protein pengikat elemen responsif karbohidrat (ChREBP): a pengatur utama metabolisme glukosa dan penyimpanan lemak.Biochem Pharmacol;63:2075–2080
Walder, J. McMillan, N., Lapsys, A., Kriketos, J., Trevaskis, A., Civitarese (2002).Kalpain 3ekspresi gen dalam rangka otot dikaitkan dengan kandungan lemak tubuh dan ukuran resistensi insulin,26:442-449
Lihat statistik publikasi
