Жирові мухи Товариство Макса Планка

Вчені Макса Планка ідентифікують еволюційно збережений «ген ожиріння» у плодової мухи дрозофіли

Контрольоване зберігання жиру в організмі під час надлишку їжі та його мобілізація в періоди голоду є основною властивістю всього живого. Якщо це регулювання порушується, виникає патологічна надмірна вага та ожиріння. Вчені з Інституту біофізичної хімії Макса Планка систематично шукали "гени ожиріння" у плодової мухи: понад 200 їх генів регулюються залежно від поживного стану, включаючи так званий ген "бруммера", який вони вважають раніше невідомим жиром для зберігання - міг ідентифікувати розщеплюючий фермент. Якщо цей ген відсутній, ожиріння виникає у льоту; якщо ген надмірно активний, це призводить до худих мух. Оскільки цей ген має людський аналог, то, зрозуміло, він також бере участь у ожирінні у людей. Отже, муха цілком підходить для моделювання терапевтичних аспектів ожиріння (Метаболізм клітин, 11 травня 2005 р.).

Еволюційно збережена ліпаза Brummer є центральним регулятором накопичення жиру у плодової мухи дрозофіли. (А) Флуоресцентний баммер: злитий білок EGFP (зелений), пов’язаний з поверхнею крапель жиру (червоними) в жирових клітинах мухи. (Б) Активність гена баммера регулює кількість запасів жиру в організмі на льоту. Мухи з підвищеною гудінням є худими. І навпаки, мухи без бурхливої активності накопичують надлишок жиру. (C-E) Відповідна зміна кількості та розміру крапель жирового запасу (червоного кольору) в окремих жирових клітинах тіла (C) нормальних мух, (D) нежирних мух із надмірною активністю бруммеру та (E) мутантів брумеру з ожирінням (шкала 20 мікрометрів).

Надмірна вага та ожиріння (ожиріння) давно були маргіналізовані як проблеми окремих людей у західних заможних суспільствах. За підрахунками ВООЗ, кількість людей із зайвою вагою зараз становить 1 мільярд у всьому світі, включаючи 300 мільйонів людей із ожирінням. Ожиріння пов'язане з великою кількістю серйозних, іноді хронічних захворювань, таких як діабет, лікування яких у майбутньому створить безпрецедентні проблеми для охорони здоров'я у багатьох країнах.

Немає сумнівів, що (надмірне) надходження високоенергетичних продуктів, підкріплених низькою фізичною активністю, є вирішальним фактором, що зумовлює поширення пандемії ожиріння. З іншого боку, в основі захворювання лежить сильна генетична схильність, до якої сприяє велика кількість генів. Дослідження систем культури клітин людини та моделей ссавців вже визначили окремі "гени ожиріння", але цей список є чим завгодно повним, і механізми регуляції дії цих генів часто ще не зрозумілі.

Ожиріння є патологічним наслідком порушення функціонування так званого енергетичного гомеостазу, складної регуляторної мережі, яка забезпечує контрольоване зберігання жиру в організмі в періоди надлишку їжі та його мобілізацію в періоди голоду. Потреба в постійному підтримці енергетичного балансу організму не обмежується людиною чи ссавцями, а є універсальною властивістю всіх тварин. Це піднімає питання про те, наскільки гени та механізми регуляції енергетичного гомеостазу зберігаються в процесі еволюції.

Проектна група "Молекулярна фізіологія" під керівництвом доктора Рональд Кюнляйн у відділі молекулярної біології розвитку (керівник: проф. Д-р Герберт Екл) в Геттінгенському МПІ з біофізичної хімії досліджує генетично обумовлені відмінності у вмісті жиру в організмі в модельній системі Дрозофіла. Хоча у плодових мух очевидних відмінностей між жиром і тонкими немає, вміст жиру в жирових мухах в організмі може бути в 15 разів більшим, ніж у їх худих аналогах. Раніше дослідження проектної групи щодо гена мухи під назвою Lsd-2, родича "гена ожиріння" ссавців, дали перші вказівки на функціональне збереження регулювання накопичення жиру між комахами та ссавцями [1].

У поточному номері журналу Клітинний метаболізм [2] вчені зараз представляють результат систематичного пошуку нових "генів ожиріння" на льоту. Понад 200 генів від Дрозофіла регулюються залежно від поживного стану. Функція чверті з них поки невідома, включаючи т. Зв бурчати (bmm) -Ген. Дослідники ідентифікують білок Бруммера як члена нового сімейства накопичувальних ферментів, що розщеплюють жир (триазилгліцеридні ліпази), які асоціюються з внутрішньоклітинними краплями жиру в жировій тканині мухи. Зниклий безвісти бурчати викликає ожиріння в Дрозофіла, тоді як надмірна активація гена призводить до худих мух (див. рис.).

Функціональна характеристика бурчати-Гени в природних умовах не тільки значно розширює розуміння регулювання накопичення жиру в організмі комах. Існування пов'язаного з Бруммером ферменту ATGL (тригліцерид-ліпази адипоцитів) у клітинах для зберігання жиру ссавців свідчить про те, що це сімейство генів відіграє центральну, еволюційно збережену роль у регуляції вмісту жиру в організмі тварин. Це відкриває перспективу вивчення механістичних та терапевтичних аспектів ожиріння в генетично та молекулярно доступній модельній системі плодової мухи.