Генетические основы пищевого стоп-сигнала ученые Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology — Caltech) в Пасадине и Йельского университета открыли на мухах. Но аналоги обнаруженных ими генов есть и у человека.
Бадер Ал-Анзи (Bader Al-Anzi) и его команда работали с плодовой мушкой дрозофилой. Ученых интересовали два гена — ген белка лейкокинина (leuc) и ген рецептора к нему (lkr). Лейкокинин, имеющийся у большинства беспозвоночных, известен как гормон, участвующий в сокращении кишечника. Чтобы узнать, какую роль играют эти гены в пищевом поведении, биологи вывели генетические линии дрозофил, у которых один из названных генов не работал.
Ученые смешали сладкий корм с красным красителем и положили смесь в чашки Петри. Затем в них же поместили голодных самцов дрозофилы. Те, естественно, наелись. А так как брюшко у дрозофил полупрозрачное, пигмент хорошо заметен. Так что через 20 минут можно было увидеть разницу во внешности нормальных и мутантных мух: у мутантов брюшко раздувалось и становилось ярко-красным.
Биологи препарировали мух и выделили у них зоб — орган для запасания пищи. У мутантов зоб оказался неестественно раздутым. Все указывает на то, что насекомые с дефектными генами leuc и lkr съедали за одно и то же время гораздо больше пищи, чем нормальные мухи.
Чтобы проверить, что меняется на длинных временных отрезках, исследователи дали мухам неограниченный доступ к крашеному корму. И при помощи специального устройства измерили, сколько и как часто насекомые едят. Выяснилось, что нормальные мухи за 12 часов прикладывались к корму 7−8 раз, а объем пищи на один прием у большинства составляет 0,1−0,2 микролитра. Мутантные мухи за то же время кормились 4−5 раз и съедали за раз более 0,4 микролитра. То есть ели много, но реже.
Ученые сделали вывод, что у мутантных мух ослаблены сигналы от растяжения кишечника, которые должны поступать в мозг и прекращать еду. Поэтому мухи продолжают есть с полным кишечником. Так как дефект гена лейкокинина и дефект рецептора приводил к одинаковым последствиям, биологи решили, что в этом случае белок работает не как гормон (через кровь), а как нейромедиатор (изменяя активность нейронов).
Осталось найти, в каких нейронах происходит изменение. Чтобы выявить распределение белков, ученые использовали окрашенные антитела к ним. А чтобы найти места работы генов, взяли ставшую стандартной метку — зеленый флуоресцирующий белок. Оказалось, оба гена работают в небольшой популяции нейронов в головном мозге, в брюшном нервном узле, а также в кишечнике. Блокада этих нейронов вызвала такой же эффект, что и мутации генов. Кстати, когда ученые ввели мутантным дрозофилам недостающие белки, их пищевое поведение пришло в норму.
Генетические основы большой порции, по мнению авторов статьи в журнале Current Biology, могут быть полезны для изучения и коррекции пищевого поведения человека.
