Исследователи использовали плодовых мух, чтобы разгадать тайну режима питания животных. Ученые обнаружили, что ген квазимодо (qsm) регулирует питание в зависимости от света и темноты, а такие гены, как часы (clk) и цикл (cyc), регулируют циклы приема пищи и голодания. Интересно, что нервные клетки, а не метаболические ткани, обеспечивают соответствие этих циклов суточным ритмам. Результаты исследования открывают путь к более глубокому пониманию поведения животных и потенциальным методам лечения расстройств пищевого поведения.
Исследователи из Токийского столичного университета (Tokyo Metropolitan University) использовали плодовых мух, чтобы изучить, как регулируется ежедневный режим питания. Результаты исследования опубликованы в научном журнале iScience.
Ученые обнаружили, что ген квазимодо (qsm) помогает синхронизировать питание с циклами света/темноты, но не в постоянной темноте: вместо этого гены clock (clk) и цикл (cyc) поддерживают циклы приема пищи/голодания, в то время как другие «часы» в нервных клетках ячейки помогают синхронизировать его с днями. Расшифровка молекулярного механизма циклов питания помогает нам понять поведение животных, в том числе и наше собственное.
Многие представители животного мира едят примерно в одно и то же время каждый день. Это связано с необходимостью адаптироваться к различным аспектам окружающей среды, включая количество света, температуру, наличие пищи, вероятность присутствия хищников — все это жизненно важно для выживания. Это также важно для эффективного пищеварения и обмена веществ, а значит, и для нашего общего благополучия.
Но как столь широкий спектр организмов узнает, когда есть?
Важным фактором является циркадный ритм, примерно ежедневный физиологический цикл, присущий таким разнообразным организмам, как животные, растения, бактерии и водоросли. Он служит «главными часами», регулирующими ритмическое поведение.
Но у животных полно других механизмов измерения времени, известных как «периферийные часы», каждый из которых имеет свои собственные биохимические пути. Они могут быть сброшены внешними факторами, такими как кормление. Но конкретный способ, которым эти часы управляют кормовым поведением животных, пока не ясен.
Теперь команда ученых под руководством доцента Канаэ Андо (Kanae Ando) из Токийского столичного университета решила эту проблему, используя плодовых мух — модельный организм, который отражает многие особенности более сложных животных, включая человека. Ученые использовали метод, известный как анализ CAFE, при котором мух кормят через микрокапилляр, чтобы точно измерить, сколько отдельные мухи едят в разное время.
Во-первых, исследователи изучили, как мухи синхронизируют свои пищевые привычки со светом. Изучая питание мух в цикле свет/темнота, предыдущая работа уже показала, что мухи питаются больше в дневное время, даже когда были внесены мутации в основные гены циркадных часов, период (per) и вневременной (tim). Вместо этого команда изучила квазимодо (qsm), ген, который кодирует светочувствительный белок, контролирующий срабатывание часовых нейронов.
Устранив qsm, ученые обнаружили, что у мух существенно изменился режим дневного питания. Впервые мы знаем, что на синхронизацию питания со световым ритмом влияет QSM. Это не относится к мухам, кормящимся в постоянной темноте. У мух с мутациями в основных генах циркадных часов серьезно нарушился ежедневный режим питания.
Из четырех вовлеченных генов, таких как ген периода (per), вне времени (tim), цикла (cyc) и часов (clk), потеря cyc и clk была гораздо более серьезной. Фактически было обнаружено, что clk/cyc необходим для создания бимодальных режимов питания, то есть периодов приема пищи и голодания, особенно в метаболических тканях.
Но как эти циклы синхронизировались с днями? Вместо метаболических тканей доминирующую роль играли гены молекулярных часов в нервных клетках.
Открытия команды ученых дают нам первое представление о том, как разные часы в разных частях организма регулируют циклы питания/голодания, а также как они совпадают с суточными ритмами.
Понимание механизмов, лежащих в основе пищевых привычек, обещает новое понимание поведения животных, а также новые методы лечения расстройств пищевого поведения.
