„Hibernační geny“ pomáhají kontrolovat metabolismus a krmení – a mohl by mít pro člověka nevyužitý přínos pro člověka
Hibernační savce spoléhají na konkrétní geny, aby upravili své metabolismy, když vstupují do tohoto jedinečného stavu s nízkou energií-a lidé skutečně nesou stejnou DNA související s hibernací.
Včasný výzkum nyní naznačuje, že využití této konkrétní DNA by mohlo pomoci léčit zdravotní stavy u lidí, říkají vědci.
Hibernation nabízí „spoustu různých biometricky důležitých supervelmocí“, autor seniorů Christopher GreggLive Science, profesor lidské genetiky na University of Utah.
Například mleté veverky se mohou vyvinout reverzibilní Inzulinová rezistence To jim pomáhá rychle přibírat na váze, než se hibernací, ale začne mizet jako Hibernace začíná. Lepší porozumění tomu, jak by hibernatoři převrátili tento přepínač, by mohl být užitečný pro řešení inzulínové rezistence, která charakterizuje Diabetes 2. typuGregg navrhl.
Hibernační zvířata také chrání své nervové systémy před poškozením, které by mohly být způsobeny náhlými změnami průtoku krve. „Když vycházejí z hibernace, jejich mozek je reperfuzován krví,“ řekl Gregg. „To by často způsobilo hodně škod, jako a mrtviceAle vyvinuli způsoby, jak zabránit tomu, aby se to stalo. “
Gregg a jeho kolegové si myslí, že klepnutí na geny související s hibernací u lidí by mohlo odemknout podobné výhody.
Související: Nejlepší mapa lidského genomu vrhá světlo na „skákající geny“ a další
„Hub“ genů hibernace
Ve dvojici studií zveřejněných ve čtvrtek (31. července) v časopise Science Gregg a jeho tým určili klíčové páky, které kontrolují geny související s hibernací, což ukazuje, jak oni liší se mezi zvířaty, která hibernace A ti, kteří ne. Poté se v laboratorních experimentech ponořili do účinků mazání těchto pák u laboratorních myší.
Ačkoli myši ne přezimovatMohou vstoupit do Toráru – letargického stavu sníženého metabolismu, pohybu a tělesné teploty, která obvykle trvá méně než den – po půstu po dobu nejméně šesti hodin. Díky tomu jsme se myši učinily vhodným genetickým modelem pro studium těchto účinků.
Pomocí techniky editace genů CRISPRVědci navrhli myši s jedním z pěti konzervovaných nekódujících cis prvků (CRE) deaktivovaných nebo „vyřazeni“. Tyto CRE působí jako páky pro kontrolu genů, které zase kódují proteiny, které provádějí biologické funkce.
CRE zaměřené ve studii leží poblíž genového klastru zvaného „tuková hmota a lokus související s obezitou“ nebo lokus FTO, který se také nachází u lidí. Genové varianty nalezené v klastru byly svázány zvýšené riziko obezity a souvisejících podmínek. Obecně řečeno, je známo, že lokus FTO je důležitý pro kontrolu metabolismu, výdajů na energii a tělesnou hmotu.
Vyřazením CRE byli vědci schopni změnit váhy myší, metabolické rychlosti a chování při hledání potravy. Některé delece zrychlily nebo zpomalily přírůstek na váze, jiné otočily metabolickou rychlost nahoru nebo dolů a některé ovlivnily, jak rychle se tělesné teploty myší získaly po torpor, uvedli vědci v a prohlášení.
Toto zjištění je „vysoce slibné“, zejména vzhledem k tomu, že lokus FTO hraje známou roli v lidské obezitě, Kelly DrewováSpecialista na biologii hibernace na Aljašské Fairbanks řekl Live Science v e -mailu.
Vyřazení jednoho CRE-zvaného E1-u samic myší způsobilo, že přinesly větší váhu na dietě s vysokým obsahem tuku než srovnávací skupina se všemi jejich DNA neporušenou. Odstranění jiné CRE, zvané E3, změnilo chování mužských i ženských myší, konkrétně změnilo to, jak hledali jídlo skryté v aréně.
„To naznačuje, že mohou být zapojeny důležité rozdíly v procesech hledání potravy a rozhodování mezi hibernatory a non-hibernatory a prvky, které jsme odhalili,“ řekl Gregg.
Neznámé řešit
Autoři studie uvedli, že jejich výsledky by mohly být pro lidi relevantní, protože základní geny se mezi savci příliš neliší. „Takto (savci) tyto geny zapnou a vypnou v různých časech a poté pro různé doby trvání a v různých kombinacích, které formují různé druhy,“ řekl Gregg.
„Rozhodně to však není tak jednoduché jako zavedení stejných změn v lidské DNA,“ Joanna KelleyProfesor, který se specializuje na funkční genomiku na University of California, Santa Cruz, řekl v e -mailu Live Science. „Lidé nejsou schopni torpor vyvolaného nalačno, což je důvod, proč se v těchto studiích používají myši,“ řekl Kelley, který se do práce nezúčastnil.
Navrhovala, že budoucí práce zahrnují zvířata neschopná torpora a zaměřte se na rozbalení všech downstream účinků smazaných CRE. Jak je, současná studie „určitě ukazuje na pole novým směrem“, pokud jde o to, jak vědci chápou genetické kontroly genetických kontrol, které po celý rok po celý rok mění v hibernatorech, dodala.
Drew také zdůraznil, že torpor u myší je spuštěn půstem, zatímco skutečná hibernace je spuštěna hormonálními a sezónními změnami a vnitřní hodiny. Takže zatímco identifikovaná studie CRE a geny jsou pravděpodobně kritickými částmi metabolického „sady nástrojů“, která reaguje na půst, nemusí to být „hlavní přepínač“, který zapíná nebo vypne hibernaci.
„Nicméně odhalení těchto základních mechanismů v modelu, jako je myš, je neocenitelným odrazovým můstkem pro budoucí výzkum,“ řekl Drew.
Gregg zdůraznil, že mnoho zůstává neznámé, včetně toho, proč se účinky některých delecí lišily u ženských myší versus mužské myši nebo jak by se u lidí mohly projevit změny chování při hledání potravy, které se u myší mohly projevit. Tým také plánuje prozkoumat, co by se stalo, kdyby odstranili více než jednu CRE spojenou s hibernací najednou u myší.
Gregg si myslí, že by bylo možné vyladit aktivitu „hubů hibernace hub“ s drogami. Myšlenka by byla taková, že tento přístup by mohl přinést přínosy této genové aktivity – jako je neuroprotekce – bez pacientů, kteří museli skutečně hibernaci, řekl.
