У впадающих в спячку животных нашли генетические регуляторы ожирения

Bernard Dupont / Flickr

Исследователи сравнили геномы 4 зверей из разных отрядов, впадающих в спячку, и нашли у них общие участки, которые эволюционируют быстрее среднего. Большинство из них нужны для регуляции работы генов и расположены рядом с генами, которые отвечают за развитие ожирения у людей. Работа опубликована в журнале Cell Reports.

Ожирение — это не только отложение жировой ткани, но и целый комплекс симптомов, связанных с обменом веществ. При этом повышена устойчивость клеток к инсулину, что может привести к развитию диабета второго типа. В то же время растет активность иммунной системы и возникает хроническое воспаление. Все это вместе становится фактором риска для развития целого комплекса заболеваний — от инфаркта до рака и деменции.

Причины развития ожирения до сих пор до конца не ясны. Известно около 250 участков человеческого генома и 123 гена, которые так или иначе с ним связаны, в частности, локус FTO (fat mass and obesity, жировая масса и ожирение). Однако кто именно из них отвечает за обмен веществ, неизвестно.

Эллиотт Феррис (Elliott Ferris) и Кристофер Грегг (Christopher Gregg) из Университета Юты предложили элегантный подход к изучению этой проблемы. Они обратили свое внимание на млекопитающих, которые способны впадать в спячку. При этом их масса тела растет на 30-50 процентов и у них повышается устойчивость к инсулину — то есть в некотором роде они воспроизводят симптомы ожирения. Но при этом у них не возникает гипертонии и воспаления. Получается, ожирение не оказывается патологией, а кроме того, оно обратимо — к лету животные худеют обратно.

Логично предположить, что у животных, впадающих в спячку, есть какой-то внутренний переключатель обмена веществ. При этом едва ли это связано с появлением нового гена, поскольку спячка развилась независимо у представителей 7 отрядов млекопитающих. Скорее всего, они обладают одними и теми же генами, но научились как-то регулировать их работу и контролировать свое ожирение.

Феррис и Грегг работали с четырьмя видами млекопитающих: малый тенрек (родственник ежей), бурая ночница (летучая мышь), тринадцатиполосный суслик и мышиный лемур. Ученые решили искать регуляторы ожирения у этих животных среди ускоренно эволюционирующих областей генома (AR, accelerated regions) — это участки, которые сами по себе консервативны, то есть сохраняются у разных групп, но последовательность их мутирует особенно часто.

Исследователи выделили 537189 консервативных участков в геноме млекопитающих и обнаружили, что среди них есть ускоренно эволюционирующие: 17228 у ночницы, 5119 у суслика, 7661 у лемура и 17917 у тенрека. Затем они подобрали семь животных из тех же отрядов, которые не впадают в спячку, и у них тоже выделили ускоренно эволюционирующие области. После этого ученые проверили, в каких случаях количество совпадающих областей у двух животных выше, чем если бы это совпадение было случайным. У всех пар животных, впадающих в спячку, оно оказалось неслучайным (p = 0,0387), в отличие от пар спящий-неспящий или неспящий-неспящий, даже после поправки на эволюционное родство. Что характерно, большинство этих областей оказались вне генов, то есть, скорее всего, отвечают за регуляцию их работы.

После этого ученые проверили, рядом с какими генами расположены ускоренно эволюционирующие области. Они обнаружили, что эти области чаще (p = 0,0002) встречались рядом с генами, которые у людей связаны с ожирением (в том числе и с локусом FTO), чем с любыми другими генами, в том числе похожими по размеру и последовательности.

В качестве модели аномальной работы «генов ожирения» у человека авторы работы взяли синдром Прадера-Вилли. Это генетическое заболевание, для которого, среди прочего, характерны переедание и ожирение с детства. Исследователи воспользовались данными предыдущих работ, авторы которых составили список аномально активных генов в клетках больных с синдромом Прадера-Вилли. Для этих генов ученые нашли аналоги у животных, впадающих в спячку, и обнаружили, что рядом с этими аналогами чаще встречаются ускоренно эволюционирующие регуляторные области (p = 0,013).

Таким образом, ученые подтвердили, что изменение метаболизма, которое в конечном счете приводит к ожирению, может быть вызвано активностью регуляторных участков, и их набор похож у всех млекопитающих, впадающих в спячку. Дальше можно пробовать избирательно блокировать работу этих областей у животных и искать среди них главный выключатель ожирения.

Спячка — процесс трепетный и непростой: например, черные медведи хуже спят, если питаются человеческой едой. Приматов, которые способны к гибернации, существует буквально несколько видов, хотя их спячка по всем признакам похожа на спячку других млекопитающих — например, им необходимо выходить из нее, чтобы погрузиться в сон. И совсем недавно врачам удалось впервые погрузить в искусственную гибернацию человека — чтобы выиграть время для экстренной операции.

Полина Лосева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.