"Люди X" в реальності: вчені знайшли гени, котрі дають додаткові здібності

"Люди X" / 20th Century Studios, Disney

Американські дослідники виявили особливі гени у тварин, що впадають у сплячку, які регулюють їхній метаболізм і знижують енергоспоживання.

Як стверджують науковці, люди, насправді, мають ту саму ДНК і гени, пов’язані зі сплячкою. Попередні дослідження продемонстрували, що використання цієї ДНК може допомогти у лікуванні багатьох хвороб.

“Сплячка дає нам цілу низку різних біометрично важливих надздібностей”, — стверджує старший автор дослідження, професор генетики людини в Університеті Юти, Крістофер Грегг.

Наприклад, в ховрахів може розвинутись оборотна інсулінорезистентність, що допомагає їм швидко набирати вагу перед сплячкою, яка потім знижується із її настанням. За словами Крістофера Грегга, більш глибоке розуміння того, як тварини, що сплять взимку, переключають цей механізм, може бути корисним для боротьби з інсулінорезистентністю під час лікування діабету другого типу. Тварини, що впадають у сплячку, захищають свою нервову систему від пошкоджень, які можуть бути спровоковані різкими перепадами кровотоку.

“Коли вони виходять із сплячки, їхній мозок знову наповнюється кров’ю. Часто це призводить до серйозних наслідків, наприклад, до інсульту, але вони розробили способи запобігання таким ушкодженням”, — зазначає Крістофер Грегг.

На думку Крістофера Грегга та його колег, використання генів, пов’язаних зі сплячкою, може надати людям аналогічні переваги. За результатами двох досліджень Грегг та команда його дослідників виявили ключові механізми, які контролюють гени, пов’язані зі сплячкою. Вони показали, чим ці гени відрізняються у тварин, що впадають у сплячку, порівняно із тваринами, що не впадають.

У серії лабораторних експериментів дослідники також вивчили наслідки видалення цих генів у мишей. Хоча миші не впадають у сплячку, вони можуть входити у певний летаргічний стан зі зниженим метаболізмом, рухливістю та температурою тіла. Зазвичай цей стан триває не більше доби та після голодування щонайменше упродовж 6 годин.

За допомогою технології редагування генів CRISPR вчені створили мишей з відключеним одним із п’яти консервативних некодуючих цис-елементів (CRE), які діють подібно до важелів керування генами, що кодують білки, які виконують біологічні функції. CRE, що були предметом дослідження, розташовані поблизу кластера генів, званого “локусом”, пов’язаним з жировою масою та ожирінням, або локусом FTO, який також зустрічається у людини.

Генні варіанти, виявлені в цьому кластері, пов’язані з підвищеним ризиком ожиріння та пов’язаних з ним станів. Загалом відомо, що локус FTO важливий для регуляції метаболізму, витрат енергії та маси тіла.

Активувавши CRE, дослідники змогли змінити вагу мишей, швидкість метаболізму та харчову поведінку. Деякі делеції — структурні мутації, при яких вилучається частина хромосоми або послідовність ДНК, прискорювали або сповільнювали набір ваги, інші прискорювали або сповільнювали метаболізм, деякі при цьому впливали на швидкість відновлення температури тіла гризунів після летаргічного стану.

Видалення одного CRE, званого E1, у самок мишей призвело до того, що вони стали набирати більше ваги на дієті з високим вмістом жирів, ніж контрольна група з повністю збереженою ДНК. Видалення іншого CRE, що називається E3, змінило поведінку самців під час добування їжі.

“Це говорить про те, що між тваринами, що впадають у сплячку і не впадають у сплячку, можуть існувати важливі відмінності в процесах пошуку їжі та прийняття рішень, і виявлені нами елементи можуть бути задіяні”, — пояснює професор Крістофер Грегг.

Автори дослідження переконують, що отримані результати можуть бути актуальними для людей, оскільки людські базові гени мало чим відрізняються від генів тварин. Крістофер Грегг зауважує, що саме те, як тварини активують та деактивують ці гени у різний час та на різну тривалість, у різних поєднаннях, формує різні види.

За словами професорки, що спеціалізується на функціональній геноміці у Каліфорнійському університеті в Санта-Крузі, Джоанни Келлі, у майбутні дослідження мають бути включені тварини, що не впадають у сплячку. Науковці повинні будуть зосередитись на всіх ефектах видалених CRE.

Спецпроєкти

Спеціалістка з біології сплячки з Університету Аляски у Фербенксі Келлі Дрю також зазначає, що ступор у мишей викликається голодуванням, тоді як справжня гібернація регулюється гормональними та сезонними змінами, а також внутрішнім годинником. Таким чином, хоча CRE і гени, виявлені в дослідженні, ймовірно, є критично важливими компонентами метаболічного “інструментарію”, що реагує на голодування, вони можуть не бути “головним перемикачем”, що включає або вимикає глибокий сон.

За словами Крістофера Грегга, залишається ще багато питань. Наприклад, чому ефекти деяких делецій розрізняються у самок і самців мишей, і як зміни у поведінці при пошуку їжі, що спостерігаються у мишей, можуть проявитися у людей.

Команда також планує дослідити, що станеться, якщо одночасно видалити миші більше одного CRE, пов’язаного з глибоким сном. Грегг вважає, що в перспективі можна буде за допомогою ліків впливати на активність генів, які відповідають за глибокий сон у людини. Ідея полягає в тому, що такий підхід дозволить використати переваги активності цих генів, наприклад нейропротекцію, без необхідності для пацієнтів впадати в глибокий сон.