_ Schimbările de expresie genetică ajută explicați modul în care o scorpie modifică dimensiunea creierului pentru a se potrivi cu anotimpurile

Noile cercetări arată cum scorpiiul comun eurasiatic (Sorex araneus) își schimbă creierul și dimensiunea corpului pe parcursul anului. Studiul, publicat online în eLife, dezvăluie modul în care schimbările în expresia genelor le permit acestor mici mamifere să-și micșoreze creierul iarna și să-l recrească primăvara, sfidând modelul tipic mamiferelor în care dimensiunea organelor nu se schimbă. Descoperirile lor oferă indicii genetice asupra sănătății neurologice și metabolice la mamifere.

Această cercetare explorează bazele moleculare ale fenomenului Dehnel, o adaptare rară în care creierul, craniul și alte organe ale scorpiei se micșorează cu până la 30% , conservand energie in fata temperaturilor scazute si a alimentelor rare. În timp ce majoritatea celorlalte mamifere mici hibernează sau migrează pentru a supraviețui iernii, scorpiiul rămâne activ, bazându-se pe această schimbare de dimensiune pentru a reduce cererea de energie, menținând în același timp un metabolism hiperactiv.

Studiul a fost condus de William R. Thomas, Ph.D. .D., cu profesorul Liliana M. Dávalos, Ph.D., în Departamentul de Ecologie și Evoluție de la Universitatea Stony Brook. Thomas și colegii s-au concentrat pe investigarea hipotalamusului, o regiune a creierului care reglează echilibrul energetic. Ei au măsurat modul în care expresia genelor se schimbă atât sezonier la scorpii, cât și între diferite specii de mamifere, inclusiv oameni.

„Am generat un set de date unic, cu care am putut compara hipotalamusul scorpiei în funcție de sezoane și specii, ", spune Thomas. „Am găsit o suită de gene care se schimbă de-a lungul anotimpurilor implicate în reglarea homeostaziei energetice, precum și genele care reglează moartea celulară, pe care le propunem, ar putea fi asociate cu reducerea dimensiunii creierului.”

Echipa. a descoperit că genele implicate în menținerea barierei hemato-encefalice și a semnalizării calciului s-au dovedit, de asemenea, a fi reglate în sens pozitiv — mai intens exprimate — la scorpie în comparație cu multe alte mamifere.

În timp ce hemato-creierul. bariera reglează ce substanțe chimice intră în creier, semnalizarea calciului transmite aceste semnale în creier. Prin urmare, aceste schimbări evolutive pot permite hipotalamusului să simtă și să gestioneze eficient energia, îndeplinind astfel cerințele metabolice ridicate ale scorpiei.

Thomas și Dávalos consideră că descoperirile studiului prezintă noi oportunități pentru oamenii de știință de a înțelege bolile neurologice în oameni și că anumite gene identificate la scorpie ar putea fi candidați importanți pentru viitorul tratament terapeutic al anumitor boli.

Mai multe gene cu Rolurile în tulburările neurologice și metabolice umane, inclusiv CCDC22, au variat în funcție de anotimp și au fost reglate în creștere la scorpie. CCDC22 joacă un rol cheie în reciclarea proteinelor în celule. Reciclarea necorespunzătoare are ca rezultat agregarea proteinelor în celule, care este un semn distinctiv al mai multor boli neurologice, inclusiv SLA, boala Alzheimer și boala Parkinson.

Thomas și Dávalos propun că reglarea acestei gene în creierul scorpiei. poate servi ca un mecanism neuroprotector care este deosebit de important în timpul restabilirii masei cerebrale.

Thomas explică, de asemenea, că pentru oameni, disfuncția metabolică cronică este adesea legată de dezvoltarea și progresia bolilor neurologice. Studiind modul în care hipotalamusul se micșorează și crește din nou la scorpii, cercetătorii pot înțelege mai bine modul în care schimbările metabolice influențează dimensiunea creierului, cu speranța că aceste informații vor putea într-o zi să informeze strategii de inversare a schimbărilor similare la oameni pe măsură ce îmbătrânesc.

Au fost folosite mai multe metode pentru a identifica genele implicate în timpul procesului de micșorare a creierului, cum ar fi extracția ARN, secvențierea și identificarea genei diferențiale. expresie prin anotimpuri și între specii.

Echipa își propune să își continue cercetările în două moduri. În primul rând, împreună cu colaboratorii, vor continua să construiască infrastructura pentru a studia fenotipul scorpiei pentru a explora mai bine modificările fiziologice și anatomice asociate cu dimensiunea creierului. Ei lucrează deja cu colaboratori și dezvoltă un atlas RMN, histologic și de exprimare a genelor pentru scorpii.

În al doilea rând, cercetătorii continuă să cerceteze modul în care au evoluat genele în interiorul scorpiei în comparație cu alte mamifere. Pentru a rezolva acest lucru, ei intenționează să investigheze modul în care au evoluat genele scorpie în comparație cu alte mamifere și să efectueze mai multe teste funcționale în liniile celulare pentru a determina dacă modificările expresiei genelor joacă roluri similare în fiziologia creierului.

(Fluierul)