У тварин які впадають в сплячку знайдено генетичні регулятори ожиріння

Дослідники порівняли геноми 4 звірів з різних загонів, що впадають в сплячку, і знайшли у них загальні ділянки, які еволюціонують швидше середнього. Більшість з них потрібні для регуляції роботи генів і розташовані поруч з генами, які відповідають за розвиток ожиріння у людей. Робота опублікована в журналі Cell Reports .

Ожиріння – це не тільки відкладення жирової тканини, а й цілий комплекс симптомів, пов’язаних з обміном речовин. При цьому підвищена стійкість клітин до інсуліну, що може привести до розвитку діабету другого типу. У той же час зростає активність імунної системи і виникає хронічне запалення. Все це разом стає фактором ризику для розвитку цілого комплексу захворювань – від інфаркту до раку і деменції.

Причини розвитку ожиріння досі до кінця не ясні. Відомо близько 250 ділянок людського генома і 123 гена, які так чи інакше з ним пов’язані, зокрема, локус FTO (fat mass and obesity, жирова маса і ожиріння). Однак хто саме з них відповідає за обмін речовин, невідомо.

Елліотт Ферріс (Elliott Ferris) і Крістофер Грегг (Christopher Gregg) з Університету Юти запропонували елегантний підхід до вивчення цієї проблеми. Вони звернули свою увагу на ссавців, які здатні впадати в сплячку. При цьому їх маса тіла зростає на 30-50 відсотків і у них підвищується стійкість до інсуліну – тобто до певної міри вони відтворюють симптоми ожиріння. Але при цьому у них не виникає гіпертонії і запалення. Виходить, ожиріння не надається патологією, а крім того, воно оборотно – до літа тварини худнуть назад.

Логічно припустити, що у тварин, що впадають в сплячку, є якийсь внутрішній перемикач обміну речовин. При цьому навряд чи це пов’язано з появою нового гена, оскільки сплячка розвинулася незалежно у представників 7 загонів ссавців. Швидше за все, вони мають одними й тими ж генами, але навчилися якось регулювати їх роботу і контролювати своє ожиріння.

Ферріс і Грегг працювали з чотирма видами ссавців: малий тенрек (родич їжаків), бура нічниця (кажан), тринадцятиполосний ховрах і мишачий лемур. Вчені вирішили шукати регулятори ожиріння у цих тварин серед прискорено еволюціонуючих областей геному (AR, accelerated regions) – це ділянки, які самі по собі консервативні, тобто зберігаються у різних груп, але послідовність їх мутує особливо часто.

Дослідники виділили 537 189 консервативних ділянок в геномі ссавців і виявили, що серед них є ті, якіприскорено еволюціонують: 17228 у нічниці, 5119 у ховраха, 7661 у лемура і 17917 у тенрекі. Потім вони підібрали сім тварин з тих же загонів, які не впадають в сплячку, і у них теж виділили прискорено еволюціонуючі області. Після цього вчені перевірили, в яких випадках кількість співпадаючих областей у двох тварин вище, ніж якби це збіг було випадковим. У всіх пар тварин, що впадають в сплячку, воно виявилося невипадковим (p = 0,0387), на відміну від пар сплячий-несплячий або несплячий-несплячий, навіть після поправки на еволюційну спорідненість. Що характерно, більшість цих областей опинилися поза генів, тобто, швидше за все, відповідають за регуляцію їх роботи.

Після цього вчені перевірили, поруч з якими генами розташовані прискорено еволюціонують області. Вони виявили, що ці області частіше (p = 0,0002) зустрічалися поруч з генами, які у людей пов’язані з ожирінням (в тому числі і з локусом FTO) , ніж з будь-якими іншими генами, в тому числі схожими за розміром і послідовності.

В якості моделі аномальної роботи «генів ожиріння» у людини автори роботи взяли синдром Прадера-Віллі. Це генетичне захворювання, для якого, серед іншого, характерні переїдання і ожиріння з дитинства. Дослідники скористалися даними попередніх робіт, автори яких склали список аномально активних генів в клітинах хворих з синдромом Прадера-Віллі. Для цих генів вчені знайшли аналоги у тварин, що впадають в сплячку, і виявили, що поряд з цими аналогами частіше зустрічаються прискорено еволюціонують регуляторні області (p = 0,013).

Таким чином, вчені підтвердили, що зміна метаболізму, яке в кінцевому рахунку призводить до ожиріння, може бути викликане активністю регуляторних ділянок, і їх набір схожий у всіх ссавців, що впадають в сплячку. Далі можна пробувати вибірково блокувати роботу цих областей у тварин і шукати серед них головний вимикач ожиріння.

Сплячка – процес трепетний і непростий: наприклад, чорні ведмеді гірше сплять , якщо харчуються людською їжею. Приматів, які здатні до глибокого сну, існує буквально кілька видів , хоча їх сплячка за всіма ознаками схожа на сплячку інших ссавців – наприклад, їм необхідно виходити з неї, щоб зануритися в сон . І зовсім недавно лікарям вдалося вперше занурити в штучну гібернацію людини – щоб виграти час для екстреної операції.