Від дієти до обжерливості Інститут біофізичної хімії Макса Планка
Дослідники Макса Планка виявляють, що мікроРНК допомагають клітинам реагувати на коливання споживання поживних речовин
Іноді є овочі, іноді м’ясо - іноді багато, іноді трохи: ми їмо час від часу дуже мінливо. Особливо це стосується тварин, вони повинні задовольнятися тим, що знаходять або полюють щодня. Отже, люди та тварини обов’язково мають здатність долати ці коливання. Однак поки що мало що відомо про те, як саме клітини організму компенсують мінливий запас поживних речовин. Дослідники, які працюють з Галиною Щербата в Інституті біофізичної хімії імені Макса Планка (ГПІ) у Геттінгені, тепер виявили завдяки своїй роботі на плодових мух, що так звані мікро-РНК відіграють важливу роль у цьому регулюванні. (Генетика, 7 березня 2016 р.)
Мікро-РНК (miРНК) - це крихітні фрагменти РНК, які контролюють активність генів. Кожна окрема мікроРНК розподіляє свій вплив на багато генів, і навпаки, багато генів регулюються декількома мікроРНК. Молекули РНК повертають кілька гвинтів клітинної техніки одночасно, щоб точно налаштувати окремі етапи роботи. Складна мережа генів та міРНК ускладнює вченим з'ясувати, який вплив певна мікроРНК надає на клітинні процеси.
Два фолікули із зав’язі плодової мухи Drosophila melanogaster. Ядра клітин пофарбовані в червоний колір, клітини фолікула і клітини стилю (які з'єднують фолікули) забарвлені в зелений колір, а клітини, що продукують mir-310, - сині.
Галина Щербата, керівник дослідницької групи Макса Планка з питань генної експресії та сигналізації в MPI з біофізичної хімії, та її команда досліджували роль певної групи мікроРНК у плодовій мушці Drosophila melanogaster. Дослідники виявили, що мікроРНК сімейства mir-310s у клітинах мух допомагають адаптувати метаболізм до запасів їжі в короткостроковій перспективі. Для цього вони контролюють кілька генів важливого шляху проходження сигналу в клітині. Результати геттінгенських вчених вперше показують, що мікроРНК передають поживні сигнали до метаболізму клітини.
Мухи на цукровій дієті
"Ми дізналися про mir-310, оскільки ця сім'я міРНК у наших мух реагувала на стрес та хвороби", - пояснює Щербата. "Тому ми хотіли дослідити питання про те, як mir-310 допомагають організму реагувати на такі обставини". Дослідники досліджували мух, які не мають mir-310 через мутацію. У процесі вони натрапили на цілу низку генів, які змінили їх активність, коли mir-310 відсутні. Багато білків, які клітини виробляють відповідно до вказівок генів, також були присутні в різних кількостях. «Примітно, що вони включали особливо велику кількість білків, які впливають на метаболізм клітин. Це свідчило про те, що mir-310s важливий для того, щоб адаптувати метаболізм до споживання поживних речовин », - говорить Хеннінг Урлауб, керівник дослідницької групи з біоаналітичної масової спектрометрії в Геттінгенському MPI. Тому мухи без ME-310 є більш чутливими до коливань їжі?
Щоб перевірити це, вчені поклали мух на «солодку їжу» - тварин годували лише цукром. Насправді виявилося, що мутовані мухи мали великі труднощі з адаптацією до нестачі амінокислот та інших важливих поживних речовин: гени, важливі для обміну речовин, реагували у мух без mir-310 дуже по-різному, ніж у немутованих мух. Зовні тварини не виявляли жодних відхилень. Але те, що з ними щось не так, можна було помітити в деяких тканинах та органах: "Мухи без мір-310 мали більший шлунок і накопичували більше жиру", - повідомляє Ібрагім Омер Чічек з дослідницької групи Щербата. Здавалося, використання клітинних поживних речовин вийшло з-під контролю.
У самок також були змінені яєчники - аномалія, з якою вже були знайомі біологи: у мух виникають дуже схожі на вигляд яєчники з порушеннями в так званому сигнальному шляху їжака. І є ще одне спільне: Їжак Сінгалвег також передає інформацію про споживання поживних речовин. Це особливо важливо в яєчниках, оскільки виробництво яєць для мух дуже енергоємне. "Тому ми підозрювали, що між Mir-310s і сигнальним шляхом" Їжачок "існує зв'язок", - пояснює Çiçek. Подальші експерименти нарешті показали, що обидва насправді пов’язані між собою: мікроРНК контролюють гени кількох факторів в сигнальному шляху і, таким чином, впливають на розвиток яєчників.
“Мікро-РНК зазвичай лише незначно впливають на активність одного гена. Але якщо, як і в цьому випадку, вони контролюють кілька генів одного сигнального шляху, це може суттєво посилити їх дію », - пояснює Галина Щербата. "Цілком можливо, що mir-310 є лише першим прикладом багатьох процесів, що залежать від харчування, які регулюються мікро-РНК." (Fk)