Genetic Control of Metabolic Flux in Response to Diet
对饮食反应的代谢流的遗传控制
基本信息
- 批准号:10649513
- 负责人:
- 金额:$ 150万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-17 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Adipose tissueAffectAmerican Heart AssociationAnimal ModelAutomobile DrivingBiological MarkersBiological ModelsBody WeightCandidate Disease GeneCarbohydrate Metabolism PathwayCarbohydratesChromosome MappingClinicalClinical MarkersClinical ResearchConsensusDataDietDiet ResearchDietary InterventionDistalEatingFatty acid glycerol estersGene ExpressionGene Expression RegulationGenesGeneticGenetic DeterminismGenetic MarkersGenetic ScreeningGenetic VariationGenetic studyGenomic SegmentGenotypeGoalsHealthHumanInbred Strains MiceIndividualIndividual DifferencesInsulin ResistanceIntestinesIsotope LabelingLinkLipidsLipoproteinsLiverMammalsMapsMass Spectrum AnalysisMeasurementMeasuresMediatingMediationMediatorMetabolicMetabolic ControlMetabolic DiseasesMetabolic MarkerMetabolic PathwayMetabolismModelingMolecularMouse StrainsMusMuscleNutrientObesityOutcomePathway interactionsPersonsPhenotypePhysiologicalPhysiologyPlasmaPlayPopulationPrevalenceProductionQuantitative Trait LociRecommendationResearchResolutionRoleSNP arraySkeletal MuscleSmall IntestinesSyntenyTestingTimeTissuesTracerTranslatingValidationWeight Gainblood lipidcardiometabolismdensitydietaryexperimental studygene discoverygenetic architecturegenetic variantgenome wide association studygenomic locusglucose tolerancegut microbiomegut microbiotahuman modelinsulin secretioninsulin sensitivityinterestketogenticlean body masslipid metabolismmetagenomic sequencingmicrobiomemodel organismmolecular markermolecular phenotypemouse modelpersonalized medicinepredictive markerprotein metabolismresponsestable isotopetraitwhole genome
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
Despite many years of research in humans and model organisms, there remains no clear consensus about which
diet is most compatible with human health. However, the premise of this statement is that a single diet is ideal
for everyone. Yet, among humans, there is a wide range in metabolic response to various diets, including body
weight, glucose tolerance, and plasma lipids. Genetically diverse mice show this same metabolic variability,
suggesting that genetics plays a key role in driving diet-responsiveness. In addition, the microbiome in both
humans and mice contributes to diet responsiveness through its metabolism of dietary nutrients and production
of potent metabolites. The premise of this project is that genetic interactions with diet and the gut microbiome
affect metabolic health. Using an outbred mouse model system that has as much genetic diversity as the entire
human population, the Diversity Outbred population, we will genetically map the gene loci that interact with diet
and the microbiome to affect cardiometabolic phenotypes. We will test two diets, a low-fat/high carbohydrate diet
and a high-fat/low carbohydrate diet. The mice will be phenotyped for glucose tolerance, insulin resistance,
weight gain, and circulating levels of lipids and metabolites. Using 15 stable isotope tracers, we will conduct
metabolic flux measurements using mass spectrometry-based isotopomer analysis, enabling us to interrogate
the major pathways of carbohydrate, lipid, and protein metabolism in multiple tissues. This will be the first time
metabolic flux has been subjected to a genetic screen. We will also map gut microbial composition, and gene
regulation in key metabolic tissues: liver, adipose, muscle and intestine. These studies will deliver
comprehensive genetic maps of these phenotypes. Through the identification of phenotypes that co-map, we
will perform mediation analysis to construct causal networks that link gene loci, metabolites, microbiome taxa
and physiological phenotypes. We will prioritize loci that are syntenic to human loci with significant metabolic
associations in GWAS. These results will provide metabolic markers that can help predict an individual’s
metabolic response to specific diets, the first step towards matching diets to individuals.
项目概要/摘要
尽管对人类和模式生物进行了多年的研究,但对于哪种生物体仍然没有明确的共识
饮食最符合人体健康,但这种说法的前提是单一饮食才是理想的。
然而,人类对各种饮食(包括身体)的代谢反应存在很大差异。
体重、葡萄糖耐量和血脂的遗传多样性小鼠表现出相同的代谢变异性,
表明遗传学在驱动饮食反应方面发挥着关键作用此外,两者中的微生物组也发挥着关键作用。
人类和小鼠通过饮食营养物质的代谢和生产来促进饮食反应
该项目的前提是饮食和肠道微生物组的遗传相互作用。
使用具有与整个小鼠一样多的遗传多样性的远交小鼠模型系统。
人类群体,多样性远交群体,我们将对与饮食相互作用的基因位点进行基因图谱
以及影响心脏代谢表型的微生物组我们将测试两种饮食,一种是低脂肪/高碳水化合物饮食。
以及高脂肪/低碳水化合物饮食对小鼠进行葡萄糖耐量、胰岛素抵抗的表型分析。
我们将使用 15 种稳定同位素示踪剂来进行体重增加以及脂质和代谢物的循环水平。
使用基于质谱的同位素分析进行代谢通量测量,使我们能够询问
多个组织中碳水化合物、脂质和蛋白质代谢的主要途径这将是首次。
我们还将对肠道微生物组成和基因进行遗传筛选。
这些研究将在关键代谢组织(肝脏、脂肪、肌肉和肠道)中进行调节。
通过识别共同绘制的表型,我们获得了这些表型的综合遗传图谱。
将进行中介分析以构建连接基因位点、代谢物、微生物组分类群的因果网络
我们将优先考虑与具有显着代谢的人类基因座同线性的基因座。
这些结果将提供有助于预测个体的代谢标记。
对特定饮食的代谢反应,这是将饮食与个人相匹配的第一步。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
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