金纳米粒子控制合成代谢示意图
果蝇为果蝇科果蝇属昆虫，约1000种，是被人类研究得最彻底的生物之一，也是最为常见的模式生物之一。果蝇分为白眼和红眼，白眼属于基因突变的结果，是位于X染色体的隐性遗传。果蝇被广泛用作遗传和演化的室内外研究材料，有关果蝇的遗传资料比其它动物都多。果蝇的染色体，尤其是成熟幼虫唾腺中最大的染色体，是研究遗传特性和基因作用的基础。其在遗传学研究中发挥着巨大而不可替代的作用。
中科院系统生物学重点实验室宋海云研究员和中科院上海应用物理研究所物理生物学实验室樊春海、黄庆研究员开展了合作研究，王彬、陈楠和魏应亮以果蝇为动物模型的工作表明经食物摄取的金纳米粒子能够显著增强胰岛素和生长因子下游的PI3K/Akt信号通路，促进细胞对食物中营养成分的吸收和利用。相关论文已于近日发表于Nature杂志社新出版的综合性杂志ScientificReports (Sci Rep. 2012, 2:563)。
PI3K/Akt信号通路是多细胞生物中高度保守的合成代谢通路。果蝇幼虫通过PI3K/Akt信号通路将摄入的营养成分以甘油三酯的形式储存，以满足成蛹期的能量需求。果蝇幼虫摄取掺入金纳米粒子的食物后，PI3K/Akt信号通路活性上升，并通过SREBP通路增加甘油三酯的合成。在能量限制（calorie restriction）导致PI3K活性下降的条件下，金纳米粒子的这一效应表现更加显著。如果在喂食金纳米粒子的同时抑制Akt信号通路，能够消除其对脂合成代谢的作用，说明金纳米粒子的代谢效应是通过促进PI3K/Akt信号通路实现的。进一步研究表明，金纳米粒子并没有改变果蝇的进食量，其促进PI3K/Akt信号通路的机制，一部分在于促进细胞对营养成分的摄取，一部分在于促进PI3K定位于细胞膜。该研究揭示了金纳米粒子这一出人意料的生物学效应，预示了其在糖尿病等代谢紊乱研究中的应用前景。