Медузы и плодовые мушки проливают свет на происхождение регуляции голода

краткое содержание: Исследователи обращаются к медузам и плодовым мушкам, чтобы изучить мотивацию питания и пролить новый свет на механизмы, лежащие в основе регуляции питания.

источник: Университет Тохоку

Десятилетия исследований показали, что желание есть, а именно голод и чувство сытости, контролируются гормонами и небольшими белками, называемыми нейропептидами. Они встречаются у самых разных организмов, таких как люди, мыши и плодовые мушки.

Такое широкое распространение предполагает общее эволюционное происхождение. Чтобы изучить это явление, исследовательская группа обратилась к медузам и плодовым мушкам и обнаружила некоторые удивительные результаты.

Хотя у медуз был общий предок с млекопитающими не менее 600 миллионов лет назад, их тела проще. У них диффузная нервная система, называемая нейронными сетями, в отличие от млекопитающих, которые имеют более конкретные структуры, такие как мозг или ганглии. Тем не менее, медузы обладают богатым репертуаром поведения, включая сложные стратегии кормления, ритуалы спаривания, сон и даже обучение.

Несмотря на свое важное положение на древе жизни, эти замечательные существа остаются неизученными, и почти ничего не известно о том, как они контролируют потребление пищи.

Группа, возглавляемая Хирому Танимото и Владимиросом Тома из Высшей школы естественных наук Университета Тохоку, сосредоточилась на кладонеме, маленькой медузе с раздвоенными щупальцами, которую можно культивировать в лаборатории. Медузы регулируют количество еды в зависимости от того, насколько они голодны.

«Во-первых, чтобы понять механизмы, лежащие в основе регуляции питания, мы сравнили профили экспрессии генов у голодающих и накормленных медуз», — сказал Танимото.

Статус кормления изменил уровни экспрессии нескольких генов, в том числе тех, которые кодируют нейропептиды. Синтезируя и тестируя эти нейропептиды, мы обнаружили пять из них, которые уменьшали количество пищи у голодных медуз».

Затем исследователи уточнили, как нейропептид GLWamide контролирует питание. Детальный поведенческий анализ показал, что GLWamide ингибирует укорочение щупалец, что является важным шагом для перемещения захваченной добычи в рот. Когда исследователи назвали его GLWамид, они обнаружили, что он присутствует в двигательных нейронах, расположенных у основания щупалец, что способствует повышению уровня GLWамида.

Это привело к выводу, что GLWamide у Cladonema действует как сигнал сытости — сигнал, посылаемый в нервную систему, указывающий, что организму достаточно еды.

Однако стремление исследователей изучить эволюционное значение этого открытия не остановилось на этом. Вместо этого они обратились к другим видам. Характер питания дрозофилы регулируется нервно-мышечным пептидом (MIP).

Плодовые мушки, лишенные MIP, едят больше пищи и в конечном итоге страдают ожирением. Интересно, что MIP и GLWamide имеют сходство в своей структуре, что указывает на их эволюционное родство.

«Поскольку функции GLWamide и MIP сохранились, несмотря на 600 миллионов лет расхождения, это побудило нас задуматься о том, могут ли они быть взаимозаменяемыми», — сказал Тома. «И мы сделали именно это, сначала вводя MIP медузам, а затем экспрессируя GLWamide у мух без MIP».

Удивительно, но MIP уменьшал питание Cladonema, так же как и GLWamide. Более того, GLWamide у мух предотвращал аномальное переедание, что указывает на функциональное сохранение системы GLWamide/MIP у медуз и насекомых.

Танимото отмечает, что их исследование подчеркивает глубокое эволюционное происхождение этого сохраненного сигнала сытости и важность использования сравнительного подхода. «Мы надеемся, что наш сравнительный подход вдохновит на целенаправленное исследование роли молекул, нейронов и цепей в регуляции поведения в более широком эволюционном контексте».

Об этом Новости исследований в области неврологии

автор: пресс-служба
источник: Университет Тохоку
коммуникация: Пресс-служба — Университет Тохоку
картина: Изображение предоставлено Хирому Танимото

Исходный поиск: Закрытый доступ.
«Что касается происхождения аппетита: GLWамид в медузах представляет собой унаследованный нейропептид сытости.Написано Хирому Танимото и др. ПНАС

Резюме

Что касается происхождения аппетита: GLWамид в медузах представляет собой наследственный нейропептид сытости.

Прием пищи регулируется внутренним состоянием. Эта функция опосредована гормонами и нейропептидами, которые лучше охарактеризованы у обычных модельных видов. Однако эволюционное происхождение таких регулирующих питание нейропептидов плохо изучено. Мы использовали медузу кладонема для решения этого вопроса.

Наши комбинированные транскриптомные, поведенческие и анатомические подходы идентифицировали GLWamide как пептид, подавляющий питание, который избирательно ингибирует сокращение щупалец у этой медузы. я

n дрозофила дрозофилаМышечный ингибиторный пептид (MIP) представляет собой пептид, связывающий чувство сытости. Неожиданно мы обнаружили, что GLWamide и MIP были полностью взаимозаменяемы у этих эволюционно далеких видов для торможения питания.

Наши результаты показывают, что сигнальные системы насыщения у различных животных имеют древнее происхождение.