Обнаружены гены, связывающие циркадные часы с графиком питания

Теперь ученые Солка обнаружили пару генов, которые обычно поддерживают режим питания в соответствии с дневными ритмами сна, и при мутации могут играть роль в так называемом синдроме ночного переедания. У мышей с мутациями в одном из генов меняется режим питания, что приводит к необычному времени приема пищи и увеличению веса.

Результаты были опубликованы в Cell Reports за этот месяц.«Мы действительно никогда не ожидали, что сможем разделить цикл сна-бодрствования и цикл питания, особенно с помощью простой мутации», — говорит старший автор исследования Сатчидананда Панда, доцент лаборатории нормативной биологии Солка. «Это открывает множество будущих вопросов о том, как эти циклы регулируются».Более десяти лет назад исследователи обнаружили, что люди с наследственным нарушением сна часто несут особую мутацию в белке под названием PER2.

Мутация находится в области белка, которая может быть фосфорилирована — способность связываться с фосфатным химическим веществом, которое изменяет функцию белка. У людей есть три гена PER, или периода, которые, как считается, играют роль в суточных циркадных часах и все содержат одно и то же пятно фосфорилирования.

Ученые Salk объединили свои усилия с китайской командой во главе с Ин Сюй из Нанкинского университета, чтобы проверить, будут ли мутации в эквивалентной области PER1 иметь такой же эффект, как и мутации в PER2, которые вызывают нарушение сна. Таким образом, они вывели мышей, лишенных генов периода мыши, и добавили человеческий PER1 или PER2 с мутацией в сайте фосфорилирования.

Как и ожидалось, у мышей с мутировавшим PER2 были нарушения сна, они засыпали раньше, чем обычно. Однако этого не произошло с мутациями PER1.«У мышей без PER1 не было явных дефектов в их циклах сна и бодрствования», — говорит Панда. «Вместо этого, когда мы посмотрели на их метаболизм, мы внезапно увидели радикальные изменения».

Мыши с дефектами фосфорилирования PER1 ели раньше, чем другие мыши, из-за чего они просыпались и перекусывали до того, как их цикл сна закончился, и ели больше еды в течение своего обычного периода бодрствования. Когда исследователи изучили молекулярные детали белка PER1, они обнаружили, что мутировавший PER1 приводит к более низким уровням белка во время сна, более высоким уровням в период бодрствования и более быстрой деградации белка всякий раз, когда он вырабатывается клетками.Панда и его коллеги предполагают, что в норме PER1 и PER2 синхронизированы, поскольку у них одинаковые сайты фосфорилирования — они включаются и выключаются в одно и то же время, поддерживая согласованность циклов сна и приема пищи.

Но мутация в одном из генов может разорвать эту связь и вызвать еду или сон вне цикла.«Долгое время люди считали синдром ночного переедания нереальным, — говорит Панда. «Эти результаты на мышах предполагают, что это могло быть генетической основой синдрома». Однако исследователи еще не проверили, есть ли у людей с синдромом ночного переедания мутации в PER1.

Когда команда Панды и Сюй ограничила доступ к пище, предоставив ее мышам только в обычное время приема пищи, они обнаружили, что даже с генетической мутацией в PER1 мыши могут поддерживать нормальный вес. За 10-недельное наблюдение эти мыши — с мутацией PER1, но с ограниченным доступом к пище — не показали различий с контрольными животными. Это говорит исследователям, что увеличение веса, вызванное PER1, полностью вызвано несвоевременным приемом пищи, а не другими метаболическими нарушениями.

Затем они надеются изучить, как именно PER1 контролирует аппетит и пищевое поведение — работает ли его молекулярное действие через печень, жировые клетки, мозг или другие органы.


Портал обо всем