Спячка – одна из самых странных причуд природы, заставляющая медведей и других млекопитающих набирать вес, который был бы вреден для человека, поэтому они могут пережить месяцы дремоты. Тем не менее, когда эти животные вновь появляются, они как никогда в хорошей форме. Теперь ученые из Университета штата Юта говорят, что обнаружили новые генетические подсказки об этом явлении, которые могут привести к лучшему пониманию и лечению ожирения и нарушений обмена веществ, от которых страдают миллионы людей во всем мире.

Hibernators развили невероятную способность контролировать свой метаболизм. Метаболизм формирует риски для многих различных заболеваний, включая ожирение, диабет 2 типа, рак и болезнь Альцгеймера. Мы считаем, что понимание частей генома, которые связаны с гибернацией, поможет нам научиться контролировать риски для некоторых из этих основных заболеваний. Большим сюрпризом нашего нового исследования является то, что эти важные части генома были скрыты от нас в 98 процентах генома, который не содержит генов; мы привыкли называть это «мусорной ДНК».

Кристофер Грегг, доктор философии, доцент кафедры неврологии и анатомии

Исследование появляется в выпуске Cell Reports от 26 ноября 2019 года.

В предыдущих исследованиях, Грегг и Эллиот Феррис, биоинформатик в лаборатории Грегга, исследовали геномы млекопитающих для выявления генетических «переключателей» или регуляторных элементов, которые могли бы помочь объяснить, почему некоторые животные развили «биомедицинские суперспособности», такие как устойчивость к раку у слонов. или сопротивление сгустка крови у дельфинов. Они обнаружили тысячи новых генетических элементов, которые помогают выявить части человеческого генома, связанные с этими признаками.

В этом новом исследовании Грегг и Феррис пытались определить, могут ли спящие виды помочь обнаружить части генома, которые играют важную роль в борьбе с ожирением, которое является глобальной эпидемией.

Исследователи сосредоточились на четырех зимующих млекопитающих, найденных в разнообразных средах обитания по всему миру: тринадцатилетней суслике, маленькой коричневой летучей мыши, серого мышиного лемура и меньшего мадагаскарского ежа tenrec. После сравнения их геномов команда Грегга пришла к выводу, что эти млекопитающие независимо развивали короткие некодирующие фрагменты ДНК, называемые параллельными ускоренными областями. Они обнаружили, что эти области непропорционально расположены вблизи генов, связанных с ожирением у людей.

Чтобы укрепить эту связь, исследователи исследовали гены, вовлеченные в синдром Прадера-Вилли (PWS), генетическое заболевание человека, которое вызывает ненасытный аппетит и приводит к патологическому ожирению. Они обнаружили, что гены, связанные с PWS, также имеют больше областей, ускоренных гибернатором, по сравнению с генами, не связанными с синдромом.

Основываясь на этих и других выводах, Грегг и Феррис предполагают, что гибернаторы разработали способы «выключения» определенных генетических элементов, контролирующих активность генов ожирения, по сравнению с млекопитающими, которые не впадают в спячку. Эти недавно обнаруженные элементы могут улучшить нашу способность учиться оценивать и контролировать риски ожирения у людей.

«Наши результаты показывают, что районы, ускоренные гибернатором, обогащаются рядом с генами, связанными с ожирением, в исследованиях сотен тысяч людей, а также рядом с генами, связанными с синдромальной формой ожирения», – говорит Феррис. «Таким образом, благодаря объединению данных о людях и зимующих животных, мы смогли обнаружить кандидатов в основные регуляторные переключатели в геноме для контроля ожирения млекопитающих».

В целом, исследователи идентифицировали 364 потенциальных генетических элемента, которые могли бы играть роль в регулировании спячки и ожирения. В настоящее время они тестируют эти компоненты на лабораторных мышах, используя специализированную технологию редактирования эпигенома CRISPR, разработанную Джейсоном Герцем, доктором философии, исследователем из Онкологического института Хантсмана.

«Поскольку ожирение и метаболизм формируют риски для очень многих различных заболеваний, открытие этих частей генома является действительно захватывающим открытием, которое закладывает основы для многих важных новых направлений исследований», – говорит Грегг. «У нас появились новые проекты для старения, деменции и метаболического синдрома».