Meduzy i muszki owocowe rzucają światło na pochodzenie regulacji głodu

streszczenie: Naukowcy zwracają się do meduz i muszek owocówek, aby zbadać motywację do karmienia i rzucić nowe światło na mechanizmy leżące u podstaw regulacji karmienia.

źródło: Uniwersytet Tohoku

Dziesięciolecia badań wykazały, że popęd do jedzenia, czyli głód i uczucie sytości, jest kontrolowany przez hormony i małe białka zwane neuropeptydami. Występują w wielu różnych organizmach, takich jak ludzie, myszy i muszki owocówki.

Tak powszechne występowanie sugeruje wspólne pochodzenie ewolucyjne. Aby zbadać to zjawisko, grupa badawcza zwróciła się ku meduzom i muszkom owocowym i odkryła zaskakujące wyniki.

Chociaż meduzy miały wspólnego przodka ze ssakami co najmniej 600 milionów lat temu, ich ciała są prostsze. Mają rozproszone układy nerwowe zwane sieciami neuronowymi, w przeciwieństwie do ssaków, które mają bardziej konkretne struktury, takie jak mózg czy zwoje nerwowe. Jednak meduzy posiadają bogaty repertuar zachowań, w tym wyszukane strategie żerowania, rytuały godowe, spanie, a nawet uczenie się.

Pomimo ich ważnej pozycji na drzewie życia, te niezwykłe stworzenia pozostają niezbadane i prawie nic nie wiadomo o tym, jak kontrolują przyjmowanie pokarmu.

Grupa, kierowana przez Hiromu Tanimoto i Vladimirosa Tomę z Graduate School of Life Sciences Uniwersytetu Tohoku, skupiła się na cladonema, małej meduzie z rozwidlonymi mackami, którą można hodować w laboratorium. Meduzy regulują, ile jedzą na podstawie tego, jak bardzo są głodni.

„Po pierwsze, aby zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw regulacji karmienia, porównaliśmy profile ekspresji genów u wygłodzonych i karmionych meduz” – powiedział Tanimoto.

Stan odżywienia zmienił poziomy ekspresji kilku genów, w tym niektórych, które kodują neuropeptydy. Syntetyzując i testując te neuropeptydy, znaleźliśmy pięć z nich, które zmniejszają żerowanie głodnych meduz”.

Następnie naukowcy dopracowali sposób, w jaki neuropeptyd, GLWamide, kontroluje karmienie. Szczegółowa analiza behawioralna wykazała, że ​​GLWamide hamuje skracanie macek, co jest kluczowym etapem przenoszenia schwytanej ofiary do pyska. Kiedy naukowcy nazwali go GLWamidem, odkryli, że jest on obecny w neuronach ruchowych zlokalizowanych u podstawy macek, napędzając zwiększone poziomy GLWamidu.

Doprowadziło to do wniosku, że GLWamide w Cladonema działa jako sygnał sytości – sygnał wysyłany do układu nerwowego, wskazujący, że organizm ma dość jedzenia.

Jednak dążenie naukowców do zbadania ewolucyjnego znaczenia tego odkrycia nie zakończyło się na tym. Zamiast tego spojrzeli na inne gatunki. Wzorce żywieniowe Drosophila są regulowane przez peptyd nerwowo-mięśniowy (MIP).

Muszki owocówki pozbawione MIP zjadają więcej pokarmu i ostatecznie stają się otyłe. Co ciekawe, MIP i GLWamide mają podobne struktury, co wskazuje, że są one spokrewnione poprzez ewolucję.

„Ponieważ funkcje GLWamidu i MIP zostały zachowane pomimo 600 milionów lat rozbieżności, skłoniło nas to do rozważenia, czy te dwa elementy mogą być wymienne” – powiedział Toma. „I właśnie to zrobiliśmy, najpierw podając MIP meduzie, a następnie wyrażając GLWamide w muchach bez MIP”.

O dziwo, MIP ograniczył karmienie Cladonema, tak jak zrobił to GLWamide. Co więcej, GLWamid u much zapobiegał nadmiernemu objadaniu się, co wskazuje na funkcjonalne zachowanie systemu GLWamide/MIP u meduz i owadów.

Tanimoto zauważa, że ​​ich badania podkreślają głębokie ewolucyjne pochodzenie tego zachowanego sygnału sytości i znaczenie wykorzystania podejścia porównawczego. „Mamy nadzieję, że nasze podejście porównawcze zainspiruje ukierunkowane badanie roli cząsteczek, neuronów i obwodów w regulowaniu zachowania w szerszym kontekście ewolucyjnym”.

Informacje o tych wiadomościach z badań neurologicznych

autor: Biuro prasowe
źródło: Uniwersytet Tohoku
Komunikacja: Biuro Prasowe – Uniwersytet Tohoku
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Hiromu Tanimoto

Oryginalne wyszukiwanie: Dostęp zamknięty.
„Jeśli chodzi o pochodzenie apetytu: GLWamid w meduzie reprezentuje odziedziczony neuropeptyd sytości.Napisane przez Hiromu Tanimoto i in. PNAS

podsumowanie

Jeśli chodzi o pochodzenie apetytu: GLWamid w meduzie reprezentuje odziedziczony neuropeptyd sytości.

Spożycie pokarmu jest regulowane przez stan wewnętrzny. W tej funkcji pośredniczą hormony i neuropeptydy, które są lepiej scharakteryzowane w typowych gatunkach modelowych. Jednak ewolucyjne pochodzenie takich neuropeptydów regulujących odżywianie jest słabo poznane. Użyliśmy meduzy kladonema odpowiedzieć na to pytanie.

Nasze połączone podejścia transkryptomiczne, behawioralne i anatomiczne zidentyfikowały GLWamide jako peptyd hamujący karmienie, który selektywnie hamuje skurcze macek u tej meduzy. I

n Drosophila DrosophilaPeptyd hamujący mięśnie (MIP) jest peptydem wiążącym uczucie sytości. Co zaskakujące, odkryliśmy, że GLWamide i MIP były całkowicie wymienne u tych ewolucyjnie odległych gatunków w zakresie hamowania karmienia.

Nasze wyniki wskazują, że systemy sygnalizacji nasycenia różnych zwierząt mają starożytne pochodzenie.