перетворювати

26 червня 2019 р. - Університет Дьюка

Зміни в упаковці ДНК зменшили здатність нашого організму перетворювати «поганий» жир у «хороший» жир.

Виною тому шкідлива їжа або відсутність фізичних вправ. Але задовго до сучасної епідемії ожиріння еволюція також збагатила нас.

"Ми - товсті примати", - сказала Деві Суейн-Ленц, докторант з біології в Університеті Дьюка.

Той факт, що люди пухліші за шимпанзе, не є новиною для вчених. Але нові докази можуть допомогти пояснити, як ми потрапили таким чином.

Суейн-Ленц та його колеги з Дюка виявили, що, незважаючи на майже однакові послідовності ДНК, шимпанзе та ранні люди зазнали критичних змін у способі упаковки ДНК у свої жирові клітини. В результаті, на думку дослідників, це зменшило здатність людського організму перетворювати "поганий" жир, що зберігає калорії, у "добрий" вид, що спалює калорії.

Результати були опубліковані 24 червня в журналі Genome Biology and Evolution.

За словами дослідників, у порівнянні з нашими найближчими родичами тварин, навіть у людей із шістьма пакунками абс і хвилястими руками є значні запаси жиру. У той час як інші примати мають менше 9% жиру в організмі, здоровий діапазон для людей становить від 14 до 31%.

Щоб зрозуміти, як люди еволюціонували в ожирілого примата, команда, яку очолювали Суен-Ленц та біолог Герцога Грег Рай, порівняла зразки жиру від людей, шимпанзе та інших споріднених видів мавп - резус-макак. Використовуючи техніку, яка називається ATAC-seq, вони проаналізували геном кожного виду, шукаючи відмінності у способі упаковки ДНК у жирових клітинах.

Зазвичай більша частина ДНК всередині клітини конденсується в котушки та петлі і щільно обертається навколо білків, так що лише певні ділянки ДНК упаковуються досить вільно, щоб бути доступними для клітинного механізму, який активує і вимикає гени.

Дослідники виявили приблизно 780 ділянок ДНК, доступних для шимпанзе та макак, але більш скупчених у людей. Докладно вивчивши ці регіони, команда також помітила повторюваний фрагмент ДНК, який допомагає перетворювати жир з одного типу клітин на інший.

Не всі жири є рівними, пояснив Суейн-Ленц. Більша частина жиру складається з білого жиру, який зберігає калорії. Саме з цього складається мармуровість у стейку і збирається навколо нашої талії. З іншого боку, спеціалізовані жирові клітини, звані бежевим і коричневим жиром, можуть спалювати калорії, а не накопичувати їх, щоб виробляти тепло і зігрівати нас.

Дослідження свідчить, що одна з причин того, що ми такі жирні, полягає в тому, що ділянки геному, які допомагають перетворити білий жир у коричневий, по суті були зачинені (приховані та закриті для бізнесу) у людей, але не в шимпанзе.

"Ми втратили частину здатності обходити жирові клітини бежевим або коричневим жиром, і ми застрягли на білій жировій дорозі", - сказав Суейн-Ленц. Він все ще може активувати обмежений коричневий жир в організмі, роблячи такі дії, як піддавати людей холодним температурам, пояснив він, "але нам потрібно попрацювати, щоб туди дістатися".

Людям, як і шимпанзе, потрібен жир, щоб амортизувати життєво важливі органи, ізолювати нас від холоду та захистити від голоду. Однак дослідники кажуть, що раннім людям, можливо, потрібно було набирати вагу з іншої причини, як додаткового джерела енергії, щоб годувати наш зростаючий і голодний мозок.

За шість-вісім мільйонів років, відколи люди та шимпанзе пішли своїми шляхами, людський мозок збільшився майже втричі. Мозок шимпанзе не рухався.

Людський мозок використовує більше енергії, фунт за фунт, ніж будь-яка інша тканина. Вважається, що націлювання жирових клітин на білий жир, що зберігає калорії, а не на коричневий жир, що спалює калорії, дало нашим предкам перевагу у виживанні.

Суейн-Ленц сказала ще одне запитання: "Ти збираєшся зробити мене худим?"

"Я бажаю цього", - сказала вона.

Завдяки здатності коричневого жиру до спалювання калорій численні дослідники намагаються з’ясувати, чи може збільшення здатності нашого організму перетворювати білий жир у бежевий або коричневий жир полегшити схуднення.

Суейн-Ленц каже, що відмінності, які вони виявили між приматами, одного разу можуть бути використані для допомоги пацієнтам із ожирінням, але ми ще не дійшли до цього.

"Можливо, ми могли б виявити групу генів, які нам потрібно увімкнути або вимкнути, але нам до цього ще далеко", - сказав Суейн-Ленц. “Я не думаю, що це так просто, як натискання перемикача. Якби це було, ми б це вже давно виявили », - пояснив він.

Девджані Суейн-Ленц, Алехандро Берріо, Алексіас Сафі, Грегорі Е Кроуфорд, Грегорі Рей. Порівняльний аналіз хроматинового ландшафту в білій жировій тканині свідчить про те, що люди можуть мати менше бежевого потенціалу, ніж інші примати. Біологія та еволюція геному, 2019; DOI: 10.1093/gbe/evz134