Биолозите поставиха нова основа за изучаване на човешкото затлъстяване, като идентифицираха почти всички гени, които регулират съхранението на мазнините и метаболизма при малко животно, лабораторният кръгъл червей.

човешко

Откритието трябва да осигури води до много неизвестни гени, които регулират съхранението на мазнини при хората и до дефектите в гените, които са в основата на много случаи на затлъстяване.

Това също е ориентир при изучаването на геноми, защото това очевидно е първият път, когато почти всички гени на животни са инактивирани в един експеримент. Техниката за създаване на „нокаутиращи“ мишки, щамове, на които липсва един ген, е безценна при биомедицински изследвания, но отнема месеци, за да се генерира всеки щам.

Гените на мазнините бяха идентифицирани чрез хранене на кръгли червеи с 17 000 щама бактерии, любимата им храна. Всеки щам съдържа химикал, който инактивира различен ген. Изследователите от Общата болница в Масачузетс, д-р Kaveh Ashrafi, д-р Gary Ruvkun и колеги, наблюдават промените в съхранението на мазнини, тъй като активността на всеки ген е била потисната. Те откриха 305 гена, чието инактивиране намали телесните мазнини и 112 гена, чиято загуба доведе до допълнителни мазнини, съобщават днес в Nature.

Библиотека с инактивиращи гени бактерии е старателно изградена в продължение на две години от д-р Джули Арингер, американски биолог, работещ в университета в Кеймбридж в Англия. Библиотеката, която според нея ще бъде достъпна свободно за академични изследователи, може да се използва за скрининг на генома на червея за всяко интересуващо качество.

Въпреки че кръглите червеи, които не са свързани със земните червеи, и хората са различни, те споделят общ прародител само преди 600 милиона години и много гени от двата вида имат подобна последователност на ДНК единици и подобна функция. Изследователите казват, че 100 гена за регулиране на мазнините в червеи имат гени-аналози при хората.

„Със сигурност бихме разглеждали много интересно тези гени като човешки кандидат-гени за затлъстяване“, каза д-р Стивън О'Рахи, експерт по генетика на затлъстяването в болница Addenbrookes в Кеймбридж.

Д-р Джефри Фридман от университета Рокфелер, който откри гена за лептин, централен играч в метаболизма на човешките мазнини, описа доклада като „прекрасна работа“ и каза, че ще има „огромна възможност за проследяване на гени, които те идентифицират. "

Всъщност кръглият червей няма ген за лептин или специализираните мастни клетки, известни като адипоцити, в които се съхранява човешка свинска мас. Но д-р Фридман каза, че това не намалява значението му като модел за съхранение на човешки мазнини, тъй като адипоцитите и вероятно лептинът също са еволюционно скорошно изобретение, което идва с гръбначни животни.

Въпреки че епидемията от затлъстяване в Съединените щати е от скорошен произход и може да изглежда, че има негенетична причина, д-р О'Рахили отбеляза, че средното наддаване на тегло е само 10 килограма. Въпреки че това кара милиони повече хора да се квалифицират като затлъстели, това е много малка промяна в сравнение с диапазона от 50 до 400 плюс килограма човешко тегло, разрешен от гените.

"Трябва да заключите, че вътрешните биологични детерминанти са по-големи от социалните и екологичните фактори", каза той, което означава, че очаква гените да се окажат решаващи за човешкото затлъстяване.

Техниката за инактивиране на гените на червея един по един се основава на неотдавнашното откритие, че животинските и човешките клетки ще унищожат РНК, близък химически братовчед на ДНК, когато я срещнат под формата на двойна верига. Това е защита срещу някои вируси, които съхраняват генетичната си информация като двуверижна РНК. Така че, ако клетката е изложена на двуверижна РНК със същата последователност от единици като един от нейните гени, този ген ще бъде потиснат.

Д-р Андрю З. Файър от Института Карнеги във Вашингтон наскоро установи, че двуверижната РНК може просто да се храни с кръгли червеи и че по някакъв начин ще избегне храносмилането и ще потисне гените им. Научавайки за откритието, д-р Арингер решава да изгради библиотека от бактериални щамове, всеки от които носи двуверижна РНК, за да деактивира различен ген в генома на червея.

„Много хора се опитаха да ни откажат да го правим“, каза тя. Но лондонският тръст на Wellcome тръгна към парите. Тя и колегите й копираха къси ДНК сегменти от всеки 19 000 гена на червея. След това те вмъкнаха всеки ДНК сегмент в бактерии заедно с генетични сигнали, които накараха бактериите да синтезират двуверижна РНК версия на въведения ген. Около 17 000 бактериални щама потискат целевите гени.

Д-р Арингер и колеги използваха библиотеката, за да видят кои гени могат да бъдат инактивирани, без да навредят много на червея и кои са толкова жизненоважни, че го убиват или деформират. В своята статия, публикувана също днес в Nature, тя съобщава, че много древните гени, които червеят споделя с растенията и гъбите, също са най-важните. Загубата им е летална. Наскоро придобити гени, които придават на животните функции като движение, са по-малко критични и в много случаи червеят може да оцелее без тях.

Инактивирането на РНК е нов инструмент, който учените се учат как да използват. Двуверижната РНК може да се инжектира в мишки и директно потиска целевите гени. Никой не знае дали РНК може да се използва директно като лекарство за потискане на заблудени гени при хората. Възможно е да има други и по-добри лекарства, които да повлияят на гените за съхранение на мазнини, вече идентифицирани по метода на РНК.

"Това е дълга стъпка към терапевтична цел", каза д-р О'Рахили. Но експериментът в Масачузетс „ни предоставя набор от нови молекули, които да разгледаме, една от които може да се окаже вълнуваща“.

В друга статия д-р Рувкун и д-р Арингер са използвали метода на РНК, за да скринират генома на червея за гени, които увеличават дълголетието. С две от шестте тествани хромозоми те откриха, че гените в митохондриите, структурата, произвеждаща енергия, са особено важни при определянето на продължителността на живота.