Ожиріння - як батько, як син Макса Планка
Плодові мухи передають зміни у своєму метаболізмі від батька до сина
Застілля з високим вмістом цукру перед сексом може мати наслідки для плодової мухи та її потомства: тоді мухи стануть більш схильними до ожиріння. Вчені з Фрайбурзького Інституту імунобіології та епігенетики Макса Планка виявили разом із дослідниками з Іспанії та Швеції, що досить короткої зміни дієти. Міжнародна дослідницька група також визначила першу генну мережу для перебігу між поколіннями метаболізму. Дієта батьків активує гени, які можуть епігенетично змінювати генетичний матеріал. Ці зміни успадковуються і контролюють активність генів метаболізму ліпідів у наступному поколінні. Дослідники також виявили подібну генну мережу у людей та мишей, що підвищує сприйнятливість до ожиріння.
Дослідники можуть розпізнати мух із зайвою вагою по червоних очах: особливо солодке харчування батьків означає, що гени червоного пігменту в очах та інші метаболічні фактори можна прочитати у синів.
Геном багато в чому визначає нашу вагу. Ось чому надмірна вага значною мірою знаходиться в наших генах. Однак водночас впливи навколишнього середовища також впливають на масу тіла через так звані епігенетичні зміни. Ці модифікації успадковуються, хоча вони не змінюють генетичний код.
Зараз вчені з Фрайбурга виявили, що раціон плодових мух-самців може таким чином впливати на масу тіла їхніх нащадків. Дослідники годували дорослих чоловічих мух за два дні до спарювання з їжею з різним рівнем цукру. Тоді мухи, що вилупилися з яєць, отримували або звичайну, або солодку їжу. З технічних причин дослідники досліджували лише чоловічих мух, але результати, ймовірно, порівнянні у самок тварин.
Дієта їхніх батьків не впливала на синів, які харчувались лише збалансованою їжею. Вага тіла поводився зовсім інакше, якщо молоді мухи їли їжу, яка була особливо багата на цукор: молоді тварини, батьки яких споживали їжу з дуже малою чи великою кількістю цукру, мали, як правило, надмірну вагу. Вони мали вищий відсоток жиру в організмі, а також їли більше, ніж сини батьків на збалансованому харчуванні. "Результатом є U-подібний ефект: екстремальні рівні цукру в харчуванні батьків - незалежно від того, високі вони чи низькі - мають найбільші наслідки для наступного покоління", - пояснює Аніта Ест з Інституту імунобіології та епігенетики імені Макса Планка зараз проводить дослідження в Університеті Лінкопінг у Швеції. Вплив на масу тіла не передається навіть далі, оскільки вчені більше не спостерігали ефекту в поколінні онуків.
Очевидно, спадковість харчового статусу батьків залежить від метилування упаковки їх геному. Ці придатки, невеликі хімічні групи, контролюють, наскільки компактно упакована ДНК. Це залежить від того, наскільки сильно зчитується ген. Генетично модифіковані мухи, у яких різні ферменти метилювання частково заблоковані, не передають свій поживний статус своїм синам. "Ми протестували різні мутанти мух і виявили сім генів, які контролюють упаковку ДНК", - говорить Адельгейд Лемпрадл з Інституту Макса Планка у Фрайбурзі. Якщо батьківська дієта містить багато цукру, упаковка ДНК у синів послаблюється, щоб можна було прочитати більше генів метаболізму ліпідів. Ефект, який триває все життя мухи.
Існують також дані про подібний механізм у людей. Дослідники оцінили дані досліджень на індіанців Піма - племені північноамериканських корінних американців, які часто мають надлишкову вагу - та однояйцевих близнюків. Два дослідження 2005 та 2008 років порівнювали людей із надмірною та нормальною вагою та їх генетичний склад. «Дані показують, що люди з надмірною вагою мають такий самий генний підпис, як і плодові мухи. Сприйнятливість до високої маси тіла також зростає у людей, коли певні метилтрансферази неактивні », - пояснює Дж. Ендрю Поспіслілік, керівник групи Інституту імунобіології та епігенетики Макса Планка. На думку дослідників, однакові гени регулюють вагу мишей.