Найден ген подготовки к лету

14.06.2019 Другое  Нет комментариев

Ученые из США и Великобритании выяснили, как организм джунгарского хомяка настраивается на смену сезонов. Благодаря транскриптомному анализу они смогли найти ген, главным образом отвечающий за сезонные биологические ритмы животного, и в деталях описать, что происходит в организме хомячка в период подготовки к зиме и к лету.

Джунгарский хомяк (Phodopus sungorus) это не только популярное домашнее животное, но и модельный организм, на примере которого биологи изучают сезонные биологические ритмы животных. С его помощью ученые пытаются ответить на целый ряд вопросов: как организм «узнает» о приближении зимы или лета, какие гены отвечают за перенастройку, что происходит в разных системах организма при смене сезонов и так далее. В новом исследовании ученые смогли разобраться сразу в нескольких ключевых механизмах сезонных изменений в организме хомячков.Они проанализировали, как экспрессируются разные гены в клетках мозга хомяков перед наступлением лета и на пороге зимы. Ключевым геном в обоих случаях оказался POMC (он кодирует белок проопиомеланокортин, pro-opiomelanocortin). Его деятельность уже много лет связывают с долгосрочной регуляцией веса и энергетического баланса у животных, но как именно он работает, какие процессы и при каких условиях запускает, ученые не знали. Теперь же ученые смогли описать его работу практически пошагово.

Весной, с увеличением светового дня организм хомяка начинает производить фермент дейодиназу. В крови животного он связывается с гормоном тироксином (Т4) и извлекает из него молекулу йода, превращая этот гормон в более активный трийодтиронин (Т3). Этот гормон, в свою очередь, дает сигнал к активации гена POMC. Когда трийодтиронина в организме хомяка набирается достаточное количество, у животных повышается фертильность (то есть они начинают активнее спариваться), а параллельная работа POMC приводит к тому, что грызуны быстро толстеют.

Посмотрите нашу галерею бессмертных животных!Осенью, когда световой день становится короче, сценарий идет в обратную сторону: трийодтиронина становится меньше, и фертильность падает. Ген POMC реагирует на снижение количества гормона, заставляя хомячков стремительно худеть (в итоге животные теряют практически половину своего веса).

Таким образом, критическим фактором, запускающим всю цепочку событий, оказалась продолжительность светового дня. Однако ученые решили убедиться, что еще два «подозреваемых» — количество доступной пищи и температура окружающей среды — тут ни при чем. Для этого они провели дополнительные эксперименты. Сокращение количество пищи, ассоциированное, казалось бы, с приближением зимы, хоть и вызвало некоторые изменения в химических процессах в головном мозге хомячков, но не запустило процесс адаптации к зиме, никак не повлияв на экспрессию POMC. Аналогичный результат получился и с изменением температуры среды.

Авторы пишут, что кроме фундаментального значения у исследования может быть и прикладное — для лечения ожирения. Ученые предполагают, что посредством гена POMC можно будет управлять этим процессом.

Читайте также