Аппетит дрозофил и ген quasimodo помогут лечить расстройства пищевого поведения

Исследователи из Токийского университета на примере плодовых мушек выяснили, как регулируется суточный режим питания. Они обнаружили, что ген quasimodo, или qsm, помогает синхронизировать питание с циклами свет/темнота, но не в постоянной темноте.

Вместо этого гены clock (clk) и cycle (cyc) поддерживают циклы приема пищи/завтрака, а другие «часы» в нервных клетках помогают синхронизировать их с днями. Расшифровка молекулярного механизма, лежащего в основе циклов приема пищи, 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 обусловлено необходимостью адаптироваться к условиям окружающей среды, в том числе к количеству света, температуре, наличию пищи, вероятности появления хищников, — все это жизненно важно для выживания. Это также важно для эффективного пищеварения и обмена веществ, а значит, и для нашего общего самочувствия.

Но как столь разнообразные организмы определяют время приема пищи? Важным фактором является циркадный ритм — примерно суточный физиологический цикл, общий для самых разных организмов — животных, растений, бактерий и водорослей. Он служит «мастер-часами», регулирующими ритмичное поведение. Однако у животных существует множество других механизмов отсчета времени, так называемых „периферических часов“, каждый из которых имеет свои собственные биохимические пути. Они могут сбрасываться под воздействием внешних факторов, таких как кормление. Но каким именно образом эти часы управляют пищевым поведением животных, пока не ясно.

Теперь группа специалистов под руководством доцента Канаэ Андо (Kanae Ando) из Токийского столичного университета решила эту проблему с помощью плодовых мушек — модельного организма, отражающего многие особенности более сложных животных, включая человека. Они использовали метод, известный как CAFE assay, когда мух кормят через микрокапилляр, чтобы точно измерить количество съеденного отдельными мухами в разное время. Прежде всего, они изучили, как мухи синхронизируют свои пищевые привычки со светом.

Предыдущие работы, посвященные изучению питания мух в цикле свет/темнота, уже показали, что мухи больше питаются днем, даже если были введены мутации в основные гены циркадных часов — период (per) и безвременье (tim). Вместо этого группа исследователей обратила внимание на ген quasimodo (qsm), кодирующий светочувствительный белок, который контролирует срабатывание нейронов часов. Вырубив qsm, они обнаружили, что у мух значительно нарушается режим дневного питания. Впервые мы знаем, что qsm влияет на синхронизацию питания с ритмом, опосредованным светом.

Этого не наблюдалось у мух, питающихся в постоянной темноте. У мух с мутациями в основных генах циркадных часов суточный режим питания был сильно нарушен. Из четырех генов — периода (per), времени (tim), цикла (cyc) и часов (clk) — потеря cyc и clk была гораздо более серьезной. Фактически было установлено, что clk/cyc необходимы для создания бимодальных режимов питания, т.е. периодов приема пищи и голодания, особенно в тканях, участвующих в метаболизме. Но как эти циклы совпадают с сутками? Вместо метаболических тканей доминирующую роль играли гены молекулярных часов в нервных клетках.

Открытие, сделанное группой исследователей, позволяет впервые понять, как различные часы в разных частях организма регулируют циклы питания/завтрака, а также как они согласуются с суточными ритмами. Понимание механизмов, лежащих в основе привычек питания, открывает новые возможности для изучения поведения животных, а также для поиска новых методов лечения расстройств пищевого поведения.

28.10.2023