限制食物(DR),广泛定义为在不会导致生物营养不良的条件下,减少20%-40%的食物摄取。目前已在多种模式生物如线虫、果蝇、鱼、啮齿类动物上进行了实验,证明限食可以有效延缓衰老以及老年疾病,提高老年健康水平。限食延缓衰老的机制非常复杂,涉及许多分子信号通路,其中机制之一是限食可以有效的抗氧化并拮抗氧化诱导发生的衰老性疾病。限食通过拮抗氧化应激,维持细胞保持在合适的氧化还原状态,减缓炎症水平,从而延长寿命。虽然目前有众多理论假设解释限食延长寿命的机理,但仍需证实和完善。本研究采用经典模式生物黑腹果蝇进行蛋白质组学测序,拟从蛋白质层面探索限食延长寿命的机制。实验组分为限食和对照组两组,在第7天和第42天采集样品,进行两次生物学重复实验。样品利用同位素标记相对和绝对定量技术(iTRAQ)进行蛋白质组学测序,采用Uniprot黑腹果蝇数据库,最终共鉴定出19730个唯一肽段,对应3662个蛋白。其中第7d限食组/对照组差异表达蛋白质共383个,上调蛋白156个,下调蛋白227个;42d限食组/对照组差异表达蛋白质共409个,上调蛋白206个,下调蛋白203个。利用生物信息学研究方法中GO、KEGG、PPI进一步对测序结果进行分析。实验结论如下:1.生物信息学分析发现,与限食作用密切相关的通路如MAPK、mTOR、IRS等通路均在本次差异蛋白分析数据中出现,在一定程度上说明测序结果可靠。2.已知限食与sirtuin调控的组蛋白乙酰化有关。限食情况下,DNA甲基化水平总体下降。在本实验GO分析结果中显示,限食除了与甲基化、乙酰化有关,还可能调控了泛素化。特别在7d的限食组与对照组比较中,泛素化并未达到显著差异程度。但在42d的限食组与对照组比较中,无论是GO分析结果还是KEGG通路富集结果都显示蛋白参与泛素化水平较高。这为限食的表观修饰作用增加了新的证据。3.实验结果表明,限食可能通过调控剪接体的活动或功能抑制疾病发生,达到提高机体健康水平的目的。差异表达蛋白质参与剪接体相关通路的水平在7d和42d显著提高,这与限食能提高每个年龄段健康水平的研究结果相符。4.在42d的限食组与对照组的KEGG富集结果中发现核黄素代谢水平显著高于对照组。在机体衰老后,核黄素在机体内的储存能力大幅下降。通过限食提高核黄素的代谢过程,从而提高年老果蝇机体内参与氧化还原反应的核黄素数量。5.KEGG通路的分类研究中发现,多个差异表达蛋白质参与阿兹海默症、帕金森综合症以及慢性进行性舞蹈病三种经典老龄的神经退行性疾病的信号通路。其中差异表达蛋白质P92208在多个疾病相关通路中亦有出现。这表明P92208可能是一个限食调控疾病相关通路的关键位点。6.已有研究发现限食的效果与节律钟有关。当在果蝇身上敲除了tim和per两个生物钟关键基因以后,限食也不再有任何效果。本次试验中鉴定出两个节律钟相关蛋白M9PC85、076879。但定量结果显示,两个蛋白均未出现显著的上调或下调。这表明节律钟对限食没有直接作用。7.果蝇mTOR受体能通过HIPPO通路调节机体免疫功能。试验表明,在7d和42d的实验组与对照组比较中有十多条特异性免疫相关差异通路。限食能够提高机体免疫水平,改善机体健康水平。8.通过生物信息学研究,注意到差异通路富集与细胞骨架、微管蛋白有关的通路及差异蛋白显著。表明限食对机体健康和寿命的影响可能与细胞骨架的变化有关。