Инсулин / инсулиноподобная передача сигналов и мишень рапамицина (IIS / TOR) молекулярная сеть является важной группой генов, которые интегрируют сигналы из окружающей среды, такие как уровни стресса или питания, для регулирования роста, воспроизводства, метаболизма и старения, говорит старший автор исследования Тоня Шварц, доктор философии, научный сотрудник Управления энергетики UAB, результаты которого опубликованы в Proceedings of the National Academy of Science.Шварц говорит, что рептилии — это группа животных, наиболее тесно связанных с млекопитающими, но они различаются — иногда резко — в своих метаболических процессах, старении и способах размножения.«Сравнение исследований рептилий и млекопитающих может помочь нам понять генетическую основу этих признаков», — сказал Шварц. «Поэтому мы хотели провести крупномасштабный эволюционный анализ, чтобы проверить, по-разному ли развивались гены в сети IIS / TOR у рептилий и млекопитающих».
Исследователи секвенировали гены 18 рептилий и использовали эти данные вместе с ранее опубликованными последовательностями генов, чтобы сравнить, как 61 ген из сети IIS / TOR эволюционировал у 32 млекопитающих и 34 рептилий.«Мы обнаружили, что многие критические гены в сети IIS / TOR эволюционируют с разной скоростью у рептилий и млекопитающих», — сказал Шварц.Кроме того, исследователи обнаружили, что у рептилий гены IIS / TOR, участвующие в активации сети IIS / TOR — например, гормоны, рецепторы и связывающие белки — имеют исключительно высокую скорость эволюции по сравнению с другими генами в геноме.«Вообще говоря, это означает, что эти белки и, предположительно, их функции более изменчивы среди рептилий, чем мы ожидали», — сказал Шварц. «Более конкретно, изменения в этих белках, по прогнозам, повлияют на то, как гормоны взаимодействуют с рецепторами.
Это может повлиять на то, как активируется сеть IIS / TOR, и, возможно, может способствовать изменению, которое мы видим в метаболических процессах, способах воспроизводства и темпах старения ".Сеть IIS / TOR хорошо изучена, но эти исследования в основном ограничивались лабораторными моделями, такими как мыши и дрозофилы, говорит Шварц. Основываясь на результатах этой относительно узкой области, исследователи ожидали найти минимальные генетические вариации в этой сети.«Мы были удивлены, обнаружив значительное естественное генетическое разнообразие в этой сети, особенно в наиболее важных или основных генах», — сказал Шварц. «Мы также были удивлены и взволнованы, увидев, что белковые изменения были сконцентрированы на взаимодействующих поверхностях гормонов и их рецепторов — предполагая, что они могут изменять то, как сеть IIS / TOR может активироваться или реагировать на сигналы окружающей среды, среди различных разновидность."
По словам Шварца, это исследование в настоящее время является крупнейшим сравнительным исследованием сети IIS / TOR как по количеству генов, так и по количеству видов.«Это исследование представляет собой важный шаг к пониманию того, как генетические вариации в сети IIS / TOR могут регулировать вариации метаболизма, способы воспроизводства и темпы старения», — сказал Шварц. «Это закладывает основу для будущих исследований по выявлению естественных генетических вариантов, которые могут работать вместе, чтобы изменить функцию этой сети, что может дать представление о метаболических и старческих заболеваниях и методах лечения».
Дальнейшие исследования будут сосредоточены на функциональном значении изменений, которые мы наблюдаем в гормонах и рецепторах у млекопитающих и рептилий, особенно в отношении влияния на воспроизводство и темпы старения.Это исследование было совместным усилием нескольких исследователей, в основном под руководством Шварца, Сюзанны Макгоу, доктора философии, Университет Миннесоты, и Анны Брониковски, доктора философии, Университета штата Айова.