Дослідники порівняли геноми 4 звірів з різних загонів, що впадають у сплячку, і знайшли у них спільні ділянки, які еволюціонують швидше середнього. Більшість з них потрібні для регуляції роботи генів і розташовані поруч з генами, які відповідають за розвиток ожиріння у людей. Роботу опубліковано в журналі.
Ожиріння - це не тільки відкладення жирової тканини, а й цілий комплекс симптомів, пов'язаних з обміном речовин. При цьому підвищена стійкість клітин до інсуліну, що може призвести до розвитку діабету другого типу. Водночас зростає активність імунної системи і виникає хронічне запалення. Все це разом стає фактором ризику для розвитку цілого комплексу захворювань - від інфаркту до раку і деменції.
Причини розвитку ожиріння досі до кінця не зрозумілі. Відомо близько 250 ділянок людського геному і 123 гени, які так чи інакше з ним пов'язані, зокрема, локус (fat mass and obesity, жирова маса і ожиріння). Однак хто саме з них відповідає за обмін речовин, невідомо.
Елліотт Ферріс (Elliott Ferris) і Крістофер Грегг (Christopher Gregg) з Університету Юти запропонували елегантний підхід до вивчення цієї проблеми. Вони звернули свою увагу на ссавців, які здатні впадати в сплячку. При цьому їх маса тіла зростає на 30-50 відсотків і у них підвищується стійкість до інсуліну - тобто в деякому роді вони відтворюють симптоми ожиріння. Але при цьому у них не виникає гіпертонії і запалення. Виходить, ожиріння не виявляється патологією, а крім того, воно звернемо - до літа тварини худіють назад.
Логічно припустити, що у тварин, що впадають у сплячку, є якийсь внутрішній перемикач обміну речовин. При цьому навряд чи це пов'язано з появою нового гена, оскільки сплячка розвинулася незалежно у представників 7 загонів ссавців. Швидше за все, вони володіють одними і тими ж генами, але навчилися якось регулювати їх роботу і контролювати своє ожиріння.
Ферріс і Грегг працювали з чотирма видами ссавців: малий тенрік (родич їжаків), бура нічниця (кажана), тринадцятисмуговий суслик і мишачий лемур. Вчені вирішили шукати регулятори ожиріння у цих тварин серед прискорено еволюціонуючих областей геному (AR, accelerated regions) - це ділянки, які самі по собі консервативні, тобто зберігаються у різних груп, але послідовність їх мутує особливо часто.
Дослідники виділили 537189 консервативних ділянок у геномі ссавців і виявили, що серед них є прискорено еволюціонуючі: 17228 у нічниці, 5119 у суслика, 7661 у лемура і 17917 у тенрека. Потім вони підібрали сім тварин з тих же загонів, які не впадають у сплячку, і у них теж виділили прискорено еволюціонуючі області. Після цього вчені перевірили, в яких випадках кількість співпадаючих областей у двох тварин вища, ніж якби цей збіг був випадковим. У всіх пар тварин, що впадають у сплячку, воно виявилося невипадковим (p = 0,0387), на відміну від пар сплячий-несплячий або несплячий, навіть після поправки на еволюційну спорідненість. Що характерно, більшість цих областей опинилися поза генами, тобто, швидше за все, відповідають за регуляцію їх роботи.
Після цього вчені перевірили, поруч з якими генами розташовані прискорено еволюціонуючі області. Вони виявили, що ці області частіше (p = 0,0002) зустрічалися поруч з генами, які у людей пов'язані з ожирінням (в тому числі і з локусом, ніж з будь-якими іншими генами, в тому числі схожими за розміром і послідовністю.
В якості моделі аномальної роботи «генів ожиріння» у людини автори роботи взяли синдром Прадера-Віллі. Це генетичне захворювання, для якого, серед іншого, характерні переїдання та ожиріння з дитинства. Дослідники скористалися даними попередніх робіт, автори яких склали список аномально активних генів у клітинах хворих із синдромом Прадера-Віллі. Для цих генів вчені знайшли аналоги у тварин, що впадають у сплячку, і виявили, що поруч з цими аналогами частіше зустрічаються прискорено еволюціонуючі регуляторні області (p = 0,013).
Таким чином, вчені підтвердили, що зміна метаболізму, яка в кінцевому рахунку призводить до ожиріння, може бути викликана активністю регуляторних ділянок, і їх набір схожий у всіх ссавців, що впадають у сплячку. Далі можна пробувати вибірково блокувати роботу цих областей у тварин і шукати серед них головний вимикач ожиріння.
Сплячка - процес трепетний і непростий: наприклад, чорні ведмеді гірше сплять, якщо харчуються людською їжею. Приматів, які здатні до гібернації, існує буквально кілька видів, хоча їх сплячка за всіма ознаками схожа на сплячку інших ссавців - наприклад, їм необхідно виходити з неї, щоб зануритися в сон. І зовсім недавно лікарям вдалося вперше занурити в штучну гібернацію людину - щоб виграти час для екстреної операції.