Дебели мухи Обществото на Макс Планк

Учените от Макс Планк идентифицират еволюционно запазения „ген за затлъстяване“ в плодовата муха дрозофила

Контролираното съхранение на телесни мазнини по време на излишък от храна и тяхното мобилизиране в периоди на глад е основно свойство на всички живи същества. Ако тази регулация е нарушена, се появява патологично наднормено тегло и затлъстяване. Учени от Института по биофизична химия на Макс Планк систематично са търсили „гени за затлъстяване“ в плодовата муха: над 200 от техните гени се регулират в зависимост от хранителния статус, включително така нареченият ген на бръмър, който те считат за неизвестна досега мазнина за съхранение - може да идентифицира разцепващия ензим. Ако този ген липсва, затлъстяването се появява при мухата; ако генът е свръхактивен, това води до слаби мухи. Тъй като този ген има човешки аналог, разбира се, че той също участва в затлъстяването при хората. Следователно мухата е напълно подходяща за моделиране на терапевтични аспекти на затлъстяването (клетъчен метаболизъм, 11 май 2005 г.).

Еволюционно запазената липаза Brummer е централен регулатор на съхранението на мазнини в плодовата муха дрозофила. (A) Флуоресцентен бръмчар: сливаният протеин на EGFP (зелен), свързан с повърхността на капчиците за съхранение на мазнини (червени) в мастните клетки на мухата (Б) Активността на бръмър гена регулира количеството телесни мазнини в мухата. Мухите с повишена жужеща активност са постни. И обратно, мухите без динамична активност натрупват излишни мазнини. (C-E) Съответна промяна в броя и размера на капчиците за съхранение на мазнини (червени) в отделни мастни клетки на (C) нормални мухи, (D) слаби мухи с прекомерна свръхактивност и (E) затлъстели brummer мутанти (скала от 20 микрометра).

Наднорменото тегло и затлъстяването (затлъстяването) отдавна са маргинализирани като проблеми за хората в западните заможни общества. Според изчисленията на СЗО, броят на хората с наднормено тегло сега е 1 милиард в световен мащаб, включително 300 милиона пациенти със затлъстяване. Затлъстяването е свързано с голям брой сериозни, понякога хронични заболявания като диабет, чието лечение ще създаде безпрецедентни проблеми за здравната система в много страни в бъдеще.

Несъмнено (свръх) предлагането на богати на енергия храни, подсилени от ниска физическа активност, е решаващият фактор за разпространението на пандемията от затлъстяване. От друга страна, болестта се основава на силно генетично предразположение, за което допринася голям брой гени. Изследванията върху системи за човешки клетъчни култури и модели на бозайници вече са идентифицирали отделни "гени за затлъстяване", но списъкът е всичко друго, но не и пълен и регулаторните механизми на действие на тези гени често все още не са разбрани.

Затлъстяването е патологичното следствие от неизправност на така наречената енергийна хомеостаза, сложна регулаторна мрежа, която позволява контролирано съхранение на телесните мазнини по време на излишък от храна и нейното мобилизиране в периоди на глад. Необходимостта от непрекъснатото поддържане на енергийния баланс на тялото не се ограничава само до хората или бозайниците, а е универсална характеристика на всички животни. Това повдига въпроса до каква степен гените и регулаторните механизми на енергийната хомеостаза се запазват в еволюцията.

Проектната група „Молекулярна физиология“, ръководена от д-р. Роналд Кюнлайн в катедрата по молекулярна биология на развитието (директор: проф. Д-р Херберт Якл) в Гьотинген MPI за биофизична химия, изследва генетично детерминираните разлики в съдържанието на телесни мазнини в моделната система Дрозофила. Въпреки че няма очевидни разлики между мазнините и тънките плодни мухи, съдържанието на мазнини в телесните мухи може да бъде 15 пъти по-високо от това на техните слаби колеги. По-ранни проучвания на проектната група върху муха ген, наречен Lsd-2, роднина на перилипина на "гена за затлъстяване" на бозайниците, дадоха първи индикации за функционалното запазване на регулирането на съхранението на мазнини между насекоми и бозайници [1].

В настоящия брой на списанието Клетъчен метаболизъм [2] сега учените представят резултата от систематичното търсене на нови „гени за затлъстяване“ в движение. Над 200 гена от Дрозофила се регулират в зависимост от хранителния статус. Функцията на една четвърт от тях засега е неизвестна, включително т.нар роптаят (bmm) -Ген. Изследователите идентифицират протеина Brummer като член на ново семейство съхраняващи мазнини разцепващи ензими (триазилглицеридни липази), които се свързват с вътреклетъчни капчици за съхранение на мазнини в мастната тъкан на мухата. Липсата на роптаят причинява затлъстяване в Дрозофила, докато свръхактивирането на гена води до постни мухи (виж фиг.).

Функционалната характеристика на роптаят-Гени in vivo не само значително разширява разбирането за регулирането на съхранението на телесни мазнини при насекомите. Съществуването на свързания с Брумър ензим ATGL (адипоцитен триглицерид липаза) в клетките за съхранение на мазнини на бозайници предполага, че това семейство гени играе централна, еволюционно запазена роля в регулирането на съдържанието на телесни мазнини при животните. Това отваря перспективата за изучаване на механистични и терапевтични аспекти на затлъстяването в генетично и молекулярно достъпната моделна система на плодовата муха.