분자영양학(Molecular Nutrition)은 영양학의 한 분야로, 분자생물학적 기술과 방법을 활용하여 영양소와 식품 성분이 인체 내에서 작용하는 기전을 분자 수준에서 연구하는 학문이다. 전통적인 영양학이 영양소의 결핍 예방과 권장 섭취량 설정에 중점을 두었다면, 분자영양학은 영양소와 생리활성 식품 성분이 유전자 발현, 신호전달체계, 세포 기능 조절에 미치는 영향을 보다 미시적인 수준에서 규명하는 것을 목표로 한다.
이 학문 분야는 20세기 후반 분자생물학의 급속한 발전과 2000년대 초반 인체유전체사업(Human Genome Project)의 완성 이후 더욱 체계화되었다. 영양소가 단순한 에너지원이나 대사 기질을 넘어 전사인자(transcription factor)로 작용하거나 후성유전학적 조절(epigenetic regulation)에 관여한다는 사실이 밝혀지면서, 분자영양학은 영양유전체학(Nutrigenomics), 영양유전학(Nutrigenetics), 영양대사체학(Nutritional Metabolomics) 등과 밀접하게 연계되어 발전하고 있다.
국내에서는 연세대학교 식품영양학과 대학원 교과목으로 '분자영양학(Molecular Nutrition)'이 개설되어 있으며, 해당 교과목 개요에 따르면 "유전자 발현과 신호전달체계를 조절하는 영양소의 역할을 이해하고, 세포생물에서 영양소 기능의 넓은 경향에 대해 논의하며 영양학 연구에서 분자생물학 새로운 기술의 적용에 대해서 연구"하는 내용을 다룬다. 경희대학교 식품영양학과에서도 분자영양학을 연구 분야 중 하나로 포함하고 있으며, "식품 및 영양소가 만성 질병의 예방 및 치료에 미치는 영향을 최신의 분자생물학과 유전학 기술을 이용하여 연구"하는 것으로 소개하고 있다.
2015년에는 이명숙 등 국내 식품영양학과 교수진 11명이 공동으로 집필한 『분자영양학: 세포부터 인체까지』(교문사)가 출간되었으며, 이 책은 2016년 대한민국학술원 우수학술도서로 선정되었다. 이 교재는 국내 최초의 분자영양학 저서로, 1부에서 분자영양학의 기초 개념과 분자생물학적 기술을, 2부에서 당질, 지질, 비타민 및 무기질의 유전자 발현 조절 기능을, 3부에서 대사증후군, 비만, 심혈관계 질환, 암 및 노화 과정의 유전자 발현 조절을 다루고 있다.
분자영양학의 주요 연구 주제로는 영양소에 의한 유전자 발현 조절 메커니즘, 영양소-유전자 상호작용, 식이 성분의 세포 신호전달 경로 조절, 영양소 대사의 분자적 기전, 기능성 식품 성분의 생리활성 기전 규명 등이 포함된다. 연구 방법으로는 DNA 마이크로어레이, 단백체학(proteomics), 대사체학(metabolomics), 전사체학(transcriptomics) 등 다양한 오믹스(omics) 기술이 활용된다.
분자영양학은 임상영양학, 식품과학, 의학, 약학, 생명과학 등 여러 학문 분야와 융합하여 발전하고 있으며, 개인의 유전적 특성에 기반한 맞춤형 영양(precision nutrition) 및 정밀영양의 학문적 토대를 제공한다는 점에서 그 중요성이 점차 확대되고 있다.
