Universität zu Köln

Soultoukis, Georgios (2016). Exome-matching of dietary amino acids in flies and mice. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Dietary restriction (DR) is a moderate reduction in nutrient intake that improves health and prolongs longevity across most species tested. The restriction of specific nutrients, rather than overall food intake, is particularly important in mediating the beneficial effects of DR. In flies dietary protein mediates DR-induced lifespan-extension, and imbalance of single amino acids (AAs) dictates longevity and fecundity. In a conserved fashion in mice and rats, restriction of protein or of single essential AAs (EAAs) also extends lifespan. However, the definition of what constitutes a limitation or excess in the intake of an AA can be dubious as many past attempts to determine a reliable measure for dietary AA requirements have had limited success. A possible general predictor of the AA requirement of an organism could be its genome, potentially allowing a rational design for a balanced dietary AA ratio. Here it is reported that the exome composition of an organism may provide a suitable template for its AA requirements. Matching the dietary AA supply of flies or mice to their exome promotes anabolic traits including growth and fecundity compared to amino acid profiles found in commonly used protein sources including yeast and casein. In flies, the presence of exome-defined limiting amino acids lowers the amount of bioavailable protein in the diet. However this response also depended on the identity of the limiting amino acid. Therefore the amino acid profile of a food source is an important factor when considering the usage of dietary nitrogen, anabolic traits, and lifespan.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Eine reduzierte Nahrungsaufnahme (dietary restriction, DR) verbessert die Gesundheit und erhöht die Lebensdauer der meisten untersuchten Spezies. Dabei ist die Verminderung spezifischer Nährstoffe, und nicht die reduzierte Nahrungsaufnahme wesentlich für die positiven Effekte von DR. In Fliegen ist der Proteinanteil der Nahrung für die DR-induzierte Verlängerung der Lebensspanne verantwortlich; ein Ungleichgewicht von einzelnen Aminosäuren bestimmt die Lebensdauer sowie Fertilität. In den Säugetiermodellen Maus und Ratte verlängert eine verminderte Aufnahme von Proteinen oder einzelnen essentiellen Aminosäuren ebenfalls die Lebensspanne. Jedoch ist immer noch unklar, was eine Limitierung oder ein Übermaß bei der Aufnahme von Aminosäuren darstellt, da frühere Versuche, ein verlässliches Maß für die erforderliche Menge an Aminosäuren zu finden, nicht besonders erfolgreich waren. Eine mögliche generelle Vorhersage des Aminosäurebedarfs eines Organismus könnte sich aus seinem Genom ergeben, das potentiell ein sinnvolles Design einer Diät mit einem ausgewogenen Aminosäurverhältnis erlauben könnte. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass die Zusammensetzung des Exoms eines Organismus eine brauchbare Vorlage für die Berechnung des Aminosäurebedarfs des Organismus darstellt. Die Anpassung der Aminosäurezusammensetzung der Nahrung an das Exom von Fliegen und Mäusen begünstigt anabole Prozesse wie Wachstum und Fertilität im Vergleich zur Aminosäurezusammensetzung von herkömmlichen Proteinquellen für Nahrung wie Hefe oder Kasein. In Fliegen reduziert eine durch das Exom definierte limitierende Aminosäure die Menge des bioverfügbaren Proteins im Futter. Jedoch ist diese Reaktion auch von der Art der limitierenden Aminosäure abhängig. Deshalb ist die Aminosäurezusammensetzung der Nahrungsquelle ein wichtiger Faktor bei der Untersuchung der Lebensspanne, anaboler Prozesse oder der Nutzung des Stickstoffes der Nahrung. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Soultoukis, Georgios georgiossoultoukis675@hotmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
Corporate Creators:	Max Planck Institute for Biology of Ageing, Cologne, Graduate School for Biological Sciences, University of Cologne
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-71307
Date:	20 December 2016
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen > MPI for Biology of Ageing
Subjects:	Natural sciences and mathematics Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language dietary amino acids English ageing English dietary protein English
Date of oral exam:	3 June 2016
Referee:	Name Academic Title Partridge, Linda Prof. Dr. Uhlirova, Mirka Prof. Dr.
Funders:	Max Planck Gesellschaft, European Research Counsil
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/7130