9
Люди, склонные к ночному нажору произошли от белок-землероекМлекопитающие, впадающие в спячку, полагаются на определённые гены, которые регулируют их метаболизм, когда они входят в это уникальное, низкоэнергетическое состояние. Оказывается, у людей есть та же самая ДНК, связанная со спячкой.
По словам учёных, новые исследования намекают на то, что использование этой специфической ДНК может помочь в лечении заболеваний у людей.
Спячка даёт «целую кучу различных биометрически важных суперспособностей», — сказал старший автор исследования Кристофер Грегг, профессор генетики человека в Университете Юты.
Например, у белок-землероек может развиться обратимая инсулинорезистентность, которая помогает им быстро набирать вес перед спячкой, но начинает исчезать после её наступления. Лучшее понимание того, как спящие белки включают этот переключатель, может оказаться полезным для борьбы с инсулинорезистентностью, характерной для диабета второго типа, считает Грегг.
Впадающие в спячку животные также защищают свою нервную систему от повреждений, которые могут быть вызваны внезапными изменениями кровотока. «Когда они выходят из спячки, их мозг повторно наполняется кровью», — говорит Грегг. «Часто это приводит к большим повреждениям, например, инсульту, но они разработали способы предотвратить эти повреждения».
Грегг и его коллеги полагают, что использование генов, связанных со спячкой, у людей может принести аналогичную пользу.
В паре исследований, опубликованных в четверг (31 июля) в журнале Science, Грегг и его команда определили ключевые рычаги, управляющие генами, связанными со спячкой, и показали, как они различаются у животных, которые впадают в спячку, и у тех, кто не впадает. Затем в лабораторных экспериментах они изучили последствия удаления этих рычагов у лабораторных мышей.
Хотя мыши не впадают в спячку, они могут впадать в оцепенение — летаргическое состояние, характеризующееся снижением метаболизма, подвижности и температуры тела, которое обычно длится менее суток, — после голодания в течение не менее шести часов. Это сделало мышей подходящей генетической моделью для изучения этих эффектов.
Используя метод редактирования генов CRISPR, учёные создали мышей, у которых один из пяти консервативных некодирующих цис-элементов (CRE) был деактивирован. Эти CRE служат рычагами для управления генами, которые, в свою очередь, кодируют белки, выполняющие биологические функции.
CRE, на которые было направлено исследование, находятся рядом с кластером генов под названием «локус жировой массы и ожирения», или локус FTO, который также встречается у людей. Варианты генов, найденные в этом кластере, связаны с повышенным риском ожирения и связанных с ним заболеваний. В целом, локус FTO известен тем, что контролирует метаболизм, энергозатраты и массу тела.
Вырезав CRE, исследователи смогли изменить вес, скорость метаболизма и кормовое поведение мышей. Некоторые удаления генов ускоряли или замедляли набор веса, другие повышали или снижали скорость метаболизма, а третьи влияли на то, как быстро температура тела мышей восстанавливалась после оцепенения, говорится в заявлении исследователей.
Этот результат «весьма многообещающий», особенно если учесть, что локус FTO играет известную роль в ожирении человека, сообщила Келли Дрю, специалист по биологии спячки из Университета Аляски в Фэрбенксе.
Удаление одного CRE — под названием E1 — у самок мышей привело к тому, что они набрали больше веса на диете с высоким содержанием жиров, чем группа сравнения, у которой вся ДНК осталась нетронутой. Удаление другой CRE, названной E3, изменило кормовое поведение как самцов, так и самок мышей, в частности, изменило то, как они искали пищу, спрятанную на арене.
«Это говорит о том, что между гибернаторами и негибернаторами могут существовать важные различия в процессах добычи пищи и принятия решений, и обнаруженные нами элементы могут быть вовлечены в этот процесс», — сказал Грегг.
Авторы исследования заявили, что их результаты можно применять и к людям, поскольку гены, лежащие в их основе, не сильно отличаются у разных млекопитающих. «Именно то, как [млекопитающие] включают и выключают эти гены в разное время, на разную продолжительность и в разных комбинациях, и отличает виды между собой», — сказал Грегг.
Однако «это определённо не так просто, как внести те же изменения в человеческую ДНК», — сказала Джоанна Келли, профессор, специализирующаяся на функциональной геномике в Калифорнийском университете в Санта-Крузе. «Люди не способны к оцепенению, вызванному голоданием, поэтому в таких исследованиях используются мыши», — сказала Келли, которая не принимала участия в работе.
Via
yaplakal.com