De la dietă la gălăgie Institutul de chimie biofizică Max Planck

Cercetătorii Max Planck descoperă că microARN-urile ajută celulele să reacționeze la aportul de nutrienți fluctuant

Uneori există legume, alteori carne - alteori mult, alteori puțin: mâncăm foarte schimbător din când în când. Acest lucru este valabil mai ales pentru animale, acestea trebuie să se mulțumească cu ceea ce găsesc sau pradă zilnic. Prin urmare, oamenii și animalele au în mod necesar capacitatea de a face față acestor fluctuații. Până în prezent, însă, se știe puțin despre modul în care celulele corpului echilibrează exact aportul în schimbare de substanțe nutritive. Cercetătorii care lucrează cu Halyna Shcherbata la Institutul Max Planck (MPI) pentru Chimie Biofizică din Göttingen au descoperit acum prin munca lor asupra muștelor fructelor că așa-numitele micro-ARN joacă un rol important în această reglementare. (Genetică, 7 martie 2016)

Micro-ARN-urile (miARN) sunt mici fragmente de ARN care controlează activitatea genelor. Fiecare miARN individual își distribuie efectul asupra multor gene și, dimpotrivă, multe gene sunt reglementate de mai multe miARN. Moleculele de ARN rotesc simultan mai multe șuruburi ale mașinilor celulare pentru a regla fin etapele de lucru individuale. Rețeaua complexă de gene și miARN face dificil pentru oamenii de știință să afle ce efect are un anumit miARN asupra proceselor celulare.

Doi foliculi dintr-un ovar al mustei fructelor Drosophila melanogaster. Nucleii celulelor sunt colorate în roșu, celulele foliculului și celulele stil (care leagă foliculii) sunt colorate în verde, iar celulele care produc mir-310 sunt colorate în albastru.

Halyna Shcherbata, șefa grupului de cercetare Max Planck Expresie și semnalizare genică la MPI pentru chimie biofizică, și echipa sa au investigat rolul unui anumit grup de miARN în mușca fructelor Drosophila melanogaster. Cercetătorii au descoperit că miARN-urile din familia mir-310 din celulele muștelor ajută la adaptarea metabolismului la aprovizionarea cu alimente pe termen scurt. Pentru a face acest lucru, ei controlează mai multe gene ale unei căi de semnal importante în celulă. Rezultatele oamenilor de știință de la Göttingen arată pentru prima dată că miARN-urile transmit semnale de nutrienți către metabolismul celulei.

Muște pe dieta zahărului

„Am devenit conștienți de mir-310, deoarece această familie de miARN din muștele noastre a reacționat la stres și boală”, explică Shcherbata. „Prin urmare, am dorit să investigăm întrebarea cu privire la modul în care mir-310 ajută organismul să reacționeze la astfel de circumstanțe” Cercetătorii au examinat muștele care nu au mir-310 datorită unei mutații. În acest proces, au dat peste o gamă întreagă de gene care și-au schimbat activitatea atunci când mir-310 lipseau. Multe proteine pe care celulele le produc conform instrucțiunilor genelor au fost, de asemenea, prezente în cantități diferite. In mod remarcabil, acestea au inclus un numar deosebit de mare de proteine care influenteaza metabolismul celular. Acest lucru a indicat faptul că mir-310 este important pentru a adapta metabolismul la aportul de substanțe nutritive ”, spune Henning Urlaub, care conduce grupul de cercetare pentru spectrometrie de masă bioanalitică de la Göttingen MPI. Muștele fără ME-310 sunt, prin urmare, mai sensibile la fluctuațiile dietetice?

Pentru a verifica acest lucru, oamenii de știință au pus muștele pe „mâncare dulce” - animalele erau hrănite doar cu zahăr. De fapt, sa dovedit că muștele mutante au avut mari dificultăți în adaptarea la lipsa aminoacizilor și a altor substanțe nutritive importante: Genele importante pentru metabolism au reacționat foarte diferit la muște fără mir-310 decât la muștele nemutate. În exterior, animalele nu au prezentat nicio anomalie. Că ceva nu este în regulă cu ele, s-ar putea observa în unele țesuturi și organe: „Muștele fără mir-310 aveau stomacul mai mare și acumulau mai multe grăsimi”, relatează Ibrahim Ömer Çiçek din grupul de cercetare al lui Shcherbata. Utilizarea nutrienților celulari părea a fi scăpată de sub control.

Femelele au avut, de asemenea, ovare modificate - o anomalie pe care biologii o cunoșteau deja: muștele dezvoltă ovare cu aspect foarte similar, cu tulburări în ceea ce este cunoscut sub numele de căi de semnalizare arici. Și mai există un lucru în comun: Ariciul Singalweg transmite, de asemenea, informații despre aportul de nutrienți. Acest lucru este deosebit de important în ovare, deoarece producția de ouă pentru muște este foarte consumatoare de energie. „Prin urmare, am bănuit că există o legătură între mir-310 și calea de semnalizare Hedgehog”, explică Çiçek. Experimente ulterioare au arătat în cele din urmă că ambele sunt de fapt conectate: miARN controlează genele mai multor factori din calea de semnalizare și astfel influențează dezvoltarea ovarelor.

Micro-ARN-urile au de obicei doar un efect minor asupra activitatii unei singure gene. Dar dacă, ca și în acest caz, controlează mai multe gene ale aceleiași căi de semnalizare, acest lucru le poate crește semnificativ efectul ”, explică Halyna Shcherbata. „Este foarte posibil ca mir-310 să fie doar un prim exemplu de multe procese dependente de nutriție care sunt reglementate de micro-ARN-uri.” (Fk)